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线虫精子细胞完成减数分裂后储存在储精囊中,此时的精子细胞呈圆球形,不具有运动能力。这些精子细胞必须经历一个成熟过程才能形成伪足,获得运动能力,从而使卵细胞受精。这一过程称为精子激活或精子活化。线虫精子活化的分子机制目前了解的不是很清楚。在秀丽线虫中已经发现了一系列可以在体外激活精子细胞的物质,例如胰蛋白酶trypsin和蛋白酶混合物Pronase、弱碱TEA、离子载体monensin等。但负责调控线虫精子在体内发生活化的内源性精子激活因子一直没有鉴定出来。 猪蛔虫的精子细胞同秀丽线虫的精子细胞一样缺少鞭毛,它们通过形成伪足来进行爬行运动。当交配发生时,储存在储精囊内的未活化精子细胞流经雄性生殖道末端的输精管,进入雌性体内。猪蛔虫输精管的组织匀浆液被发现具有激活精子细胞的作用,因而推测匀浆液中所含的活性成分就是猪蛔虫的内源性精子激活因子。但在过去的40年里,输精管组织匀浆液中的活性成分一直没有鉴定出来。本论文鉴定出了一个新蛋白As_TRY-5,是猪蛔虫的内源性精子激活因子。本论文利用生物化学的蛋白分离纯化方法,跟踪并富集输精管组织匀浆液中的精子激活活性,得到的活性高度富集组分与丝氨酸蛋白酶抑制剂As-SRP-1孵育后,检测到了一个分子量更大的蛋白复合体。通过质谱和从头测序的方法,在该蛋白复合体中鉴定出一个类似胰蛋白酶的丝氨酸蛋白酶,它具有丝氨酸蛋白家族成员高度保守的催化三联体。将输精管组织匀浆液中的TRY-5免疫删除后,它也失去了激活精子的能力。TRY-5因此成为第一种被成功鉴定的内源性线虫精子激活因子。 线虫的精子激活和哺乳动物的精子获能过程非常类似。在鉴定出TRY-5之后,本论文进一步研究了作为哺乳动物精子获能过程中重要调控因子的HCO3-在猪蛔虫精子激活中的作用。发现HCO3-/CO2对猪蛔虫的精子激活,特别是激活过程中伪足的延伸和维持是不可或缺的。进一步的研究结果表明HCO3-/CO2在精子活化中的功能是通过提高胞内cAMP水平实现的。本论文同时发现,猪蛔虫精子细胞内的cAMP由可溶性腺苷酸环化酶(sAC)催化合成,而通常认为sAC在线虫当中并不存在;负责降解ATP的磷酸二酯酶(PDE)也参与了猪蛔虫的精子激活过程。本论文第一次发现HCO3-/cAMP/PDE这一信号通路存在于线虫精子细胞,并在精子激活过程中发挥重要作用。这些研究结果将会加深对线虫精子激活机制的理解。