CBI特邀讲座:精卵对话与识别机制(苗龙教授)
2021年11月30日上午十点,应孙飞研究员的邀请,北京师范大学生命科学学院苗龙教授来蛋白质科学研究平台生物成像中心进行学术交流,在生物物理所6237会议室做题为《精卵对话与识别机制》的报告。
报告结束后,参会的各位老师和同学结合自己的研究方向,就识别分子调控机制、细胞极性、细胞迁移以及前沿成像技术在相关领域的应用等内容与报告人进行了深入交流,苗龙教授对大家的提问做了细致的讲解。
会后,苗龙教授在孙飞研究员的陪同下参观了生物成像中心,与相关技术工程师进行了深入的沟通和交流。
苗龙教授于1999年毕业于中国农业大学大学获博士学位,1999-2006年先后于加州大学戴维斯分校和佛罗里达州立大学做博士后研究,2007年获得“相关人才计划”资助,入职生物物理所任研究员。2021年10月加入北京师范大学生命学院任教授。2004年荣获AAAS/Science: Excellence in Science, 2014年获国家“杰出青年”科学基金资助,主要研究方向为:细胞极性建立与细胞运动。
在本次报告中,苗龙教授首先介绍了精卵识别的概念:一般而言,生殖细胞精子与卵子均为单倍体细胞,它们的融合是新生命个体产生的必要条件。在融合之前,精子与卵子分别需要经历活化的过程,是一个精致的对话过程。人们对胞内识别机制的研究可以追溯到20世纪60年代,科学家开始探索“程序性细胞死亡”的奥秘。2002年的诺贝尔生理学或医学奖授予了英国科学家悉尼·布雷内、美国科学家罗伯特·霍维茨和英国科学家约翰·苏尔斯顿,以表彰他们发现在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。布雷内早在20世纪60年代初期就正确地选择线虫作为研究对象,线虫不像细菌这样的单细胞生物过于简单,也不像由大量细胞组成的哺乳动物那样过于复杂,长仅1毫米,细胞数量不多,功能也不复杂,而且身体透明,便于用显微镜观测。这一选择使得基因分析能够和细胞的分裂、分化,以及器官的发育联系起来,并且能够通过显微镜追踪这一系列过程。霍维茨发现了线虫中控制细胞死亡的关键基因并描绘出了这些基因的特征,他揭示了这些基因怎样在细胞死亡过程中相互作用。苏尔斯顿则描述了线虫组织在发展过程中细胞分裂和分化的具体情况,他还确认了在细胞死亡过程中发挥控制作用的基因的最初变化情况。这三位获奖者的成果为其他科学家研究“程序性细胞死亡”提供了重要基础,开启了一个崭新的时代。
苗龙教授的研究团队利用模式生物秀丽线虫研究生殖发育的调控机理。秀丽线虫呈雌雄同体和雄性两种性别,雌雄同体自体产生约300个精子细胞后,进行卵子发生,精子与卵子存在精巧的对话协调机制,从而精准地实现精子活化、卵细胞成熟、排卵与受精。雄性个体只产生精子细胞。发生交配后,卵子细胞优先利用雄性的精子产生杂合后代。线虫精子细胞非常独特,被激活之后形成伪足进行细胞迁移;与传统爬行细胞的细胞骨架不同,线虫精子细胞利用精子主要蛋白(Major Sperm Protein,MSP)形成细胞骨架实现细胞运动获得与定向迁移。同时,MSP不仅是线虫精子伪足细胞骨架的分子基础,在精子细胞外也具有激素的功能,促进卵细胞成熟和排卵。高等动物VAPB蛋白包含序列保守的MSP结构域,同样具有信号分子的功能。VAPB中MSP结构域突变可引起神经退行性疾病——肌萎缩性侧索硬化症 (amyotrophic lateral sclerosis, ALS)。
苗龙教授分享了自己的研究团队在利用生物化学、细胞生物学、遗传学、荧光显微镜、生物电镜等多种方法与技术手段方面的研究经验和最新成果,图文并茂地讲述了精子细胞激活、细胞极性建立、精子变形、精子运动的分子机理,MSP细胞骨架的动态调控、精子细胞与胞外基质的相互作用,精子细胞与卵细胞融合等相关生殖发育事件中的分子调控机制,以及MSP同源蛋白质在人类神经退行性疾病——肌萎缩性侧索硬化症中发挥功能的可能机理。