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应用不同组装的磷脂酰胆碱对牛精浆蛋白的隔离:一种新的技术方法——摘要、介绍

来源:上海谓载 浏览 65 次 发布时间:2021-12-20

摘要


精子结合蛋白(BSP)是牛精浆中的主要蛋白质,已知其部分插入精子膜的外小叶,并与其中存在的含胆碱脂质结合。这种插入通过诱导精子早期获能,对冷冻保存后的精液质量产生负面影响。BSP蛋白表面性质的假设通过张力测定法进行了验证:BSP蛋白具有高度的表面活性。这表明BSP蛋白不仅通过相互之间的相互作用,而且由于其自身的表面活性,能够到达磷脂覆盖的界面。BSP蛋白插入精子外小叶的脂质结构域是在类似Langmuir单分子膜的仿生系统上复制的。BSP蛋白的插入可以在含有胆碱脂质的可压缩流体域中进行。单层膜也被用来研究BSP蛋白与两种磷脂组装物的络合作用:蛋黄低密度脂蛋白(LDL)或鸡蛋磷脂脂质体。无论磷脂结构(脂蛋白或脂质体)如何,BSP都不能改变膜的结构。只有BSP蛋白与磷脂酰胆碱的总比例是重要的。这两种螯合剂的区别在于它们的表面性质:LDL有很强的与外层结合的倾向,而脂质体主要以相同的时间尺度保持在本体中。


介绍


精子结合蛋白(BSP)是一个已知在输卵管精子储存库的形成和精子获能中起作用的蛋白质家族,精子成熟是受精的关键步骤[1,2]。在牛精浆中,根据Manjunath等人的命名法[2]:BSP1[4]、BSP3[5]和BSP5[6,7]分别鉴定和分类了三种比例为10:1:1的主要BSP蛋白[3]。BSP1和BSP3的表观质量为15–16.5 kDa,BSP5的表观质量为28–30 kDa[6,8]。这三种蛋白质由一个独特的N端结构域和两个纤维连接蛋白II型结构域组成。只有三种BSP蛋白的N端结构域存在显着差异[4–6]。每个纤维连接蛋白II型结构域包含一个磷酰胆碱结合位点[9–14]。最后这些是BSP蛋白的生物学作用所必需的。事实上,精子膜的外小叶在射精过程中与含有BSP蛋白的精浆接触[2,15]。BSP蛋白与精子膜上的含胆碱磷脂(如磷脂酰胆碱和鞘磷脂)快速结合[9,12,16–19],并通过部分插入精子质膜的外小叶[1,13,20]覆盖精子表面。这是通向输卵管精子储存库和精子获能的第一个关键步骤。BSP蛋白既可溶又能插入疏水膜的事实证明BSP蛋白具有两亲性。因此,本研究的第一部分旨在通过进行张力测量来检验这一假设。


BSP蛋白诱导的早期获能[21,22]对冷冻保存后的精液质量有负面影响,因为它会导致抗冷性和抗冻性的丧失[12,17,23–25]。因此,保护器的存在对维持精子质量至关重要。蛋黄被广泛用于分离BSP蛋白[17,26–32]。这种隔离是由于蛋黄中存在的低密度脂蛋白(LDL)外层的磷脂酰胆碱与BSP蛋白之间的特异性和强相互作用[9,12,33,34]。在某些情况下,还假设低密度脂蛋白对精子早期获能的保护作用是由于富含磷脂的低密度脂蛋白极性脂质与由于外排而减少的脂质和胆固醇的精子膜之间的交换[29]。目前,大豆卵磷脂等其他磷脂被用作蛋黄磷脂的替代品。然而,在这种情况下,脂质体和膜之间可能的相互作用尚不清楚。因此,本研究的第二部分旨在比较低密度脂蛋白和脂质体与脂膜接触的行为。为此,在空气-缓冲液界面上的脂质单层被用来模拟精子膜外小叶的脂质结构域。这种方法被证明能有效地复制牛精子膜外小叶脂质结构域的异质结构域[35]。最后一种是主要的脂质成分,即鞘磷脂、胆固醇、1-棕榈酰-2-二十二碳六烯基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(PC)和血浆卤素1-(1Z-十八烯基)-2-二十二碳六烯基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(P-PC)。在这一单层中,胆固醇和鞘磷脂在34°C温度下将自身构造成浓缩域,周围是PC和P-PC的液体混合物。LDL和脂质体在接近生物膜相关压力的情况下引入单层下方的亚相[36]。通过监测表面积的变化来检测添加剂与单层膜之间的相互作用。最后,在相同的精子膜外小叶脂质模型和相同的条件下,比较了低密度脂蛋白和脂质体对BSP蛋白的螯合特性。