第三篇Nature | 卵母细胞中的“蛋白仓库”被揭开：细胞质晶格的结构与储存机制

撰文|雪月

在受精后的最早阶段，胚胎自身的转录程序尚未完全启动，因此生命起步所需的大量分子物质，主要依赖卵母细胞提前储备。多年来，研究人员一直知道哺乳动物卵母细胞中存在一种非常丰富却又神秘的结构，叫做细胞质晶格（cytoplasmic lattices,CPLs）。它被认为与母源蛋白储存密切相关，但它究竟由什么组成、又是如何完成储存功能的，始终没有明确答案 。

近日， 来自荷兰皇家艺术与科学院Miguel Ricardo Leung团队在Nature上发表 了文章Cytoplasmic lattices are megadalton storage complexes in mammalian oocytes。这项研究首次从高分辨率结构层面揭示，哺乳动物卵母细胞中的细胞质晶格本质上是一个巨型母源蛋白储存复合体，为早期胚胎发育提前备好了关键“分子物资”。值得注意的是，这是近期Nature发表的第三篇相同内容的研究论文，另外两篇详见：；。

作者首先从小鼠卵母细胞中分离天然 CPLs ，利用其对去污剂的耐受性，在含 0.5% Triton X-100 的条件下裂解卵母细胞，再直接进行冷冻电镜观察。随后，他们结合单颗粒分析、质谱鉴定以及基于人工智能的结构建模方法，最终获得了约 4.2 Å 分辨率的三维结构，并建立出一个包含 13 种蛋白、总分子量超过 3 MDa 的核心重复单元模型。这个结果的重要性在于，过去大家只能看到 CPLs 大致像一束束纤维，却不知道纤维里究竟装了什么；而这次，作者不仅看到了它，还把主要成分一个个辨认了出来。

解析后的结构显示，PADI6是整个CPLs最关键的骨架蛋白之一。它在每个重复单元两侧形成大型环状寡聚体，一个环由 5 个二聚体进一步组装而成，彼此之间以类似螺旋楼梯的方式层层连接。更重要的是， PADI6 并不是简单 “ 待在里面 ” ，而是真正承担了支架作用，帮助整个晶格维持稳定。这个发现很好地解释了为什么过去一旦PADI6缺失，CPLs就会消失，卵母细胞质量下降，甚至导致雌性不育。换句话说， PADI6 在这里更像是一根承重梁，没有它，这个储存系统本身就很难存在。

除了 PADI6 之外，另一组关键蛋白来自皮层下母源复合体，也就是 SCMC 。研究发现， NLRP5 、 TLE6 、 OOEP 、 KHDC3 、 ZBED3 和 NLRP4F 这些母源效应相关蛋白，都是 CPLs 真实的结构组成部分。它们并不是零散黏附在表面，而是形成两类不同的亚复合体，再通过 NLRP4F 将相邻重复单元桥接起来，把一个个局部结构串联成连续的链状纤维。也正因如此，这项研究首次从结构层面解释了一个长期存在的现象：为什么这些蛋白中的任何一个出现异常，都可能导致CPLs崩解以及早期胚胎发育停滞。因为它们本来就是这个储存系统的“连接件”和“拼装节点”。

这篇文章最精彩的地方，在于它改变了我们对 “ 储存 ” 的理解。过去人们以为，关键母源蛋白只是附着在 CPLs 上，被临时收纳起来；而这项工作表明，很多重要蛋白其实是直接嵌入到 CPLs 结构内部的。最典型的例子是 α/β- 微管蛋白。作者发现，微管蛋白以未聚合的异二聚体形式被封存在 CPLs 中，而且两端都被其他蛋白 “ 封帽 ” ，从而避免提前聚合。考虑到受精后早期胚胎需要迅速进行细胞骨架重塑，这样的储存方式就显得非常高明：卵母细胞不是简单地 “ 攒 ” 了一堆微管蛋白，而是把它们稳定、有序地封装在一个随时可调用的结构里。作者甚至估算，这种储备量可达到 10^9 到 10^10 个微管蛋白异二聚体，浓度达到微摩尔级别。也就是说， CPLs 很可能就是卵母细胞长期寻找的那座 “ 微管蛋白仓库 ” 。

与此同时，作者还在 CPLs 中发现了与泛素化和表观遗传调控相关的成分，包括 UHRF1 、 UBE2 和 FBXW 家族蛋白。其中， UHRF1 和 UBE2 形成复合体，被安置在 NLRP14 和 PADI6 之间。这提示 CPLs 不仅负责储存，还可能承担调控功能：在卵母细胞阶段，这些与蛋白修饰和降解相关的因子被封存在晶格之中，可能有助于让母源蛋白稳定积累；等到受精后 CPLs 解体，它们再被释放出来，参与对母源因子的定时清除和胚胎程序切换。这样一来，CPLs的意义就不再只是“储物架”，而更像是一个兼具储存、保护和时序调控功能的超分子平台。

这项研究从高分辨率结构层面阐明了卵母细胞细胞质晶格的分子组成与组织方式，证明其本质上是一个用于储存母源关键蛋白的超分子复合体。这一发现为理解早期胚胎发育的物质基础，以及相关不孕和发育异常的机制，提供了新的结构依据。

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10513-8

制版人： 十一

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