Vita | 浙大团队揭示母源蛋白晶格组装机制

哺乳动物卵母细胞中储存着大量母源蛋白，它们为受精和早期胚胎发育提供关键支持。其中，一种名为“细胞质格子”（CPLs）的纤维状结构长期困扰着科学家——尽管早在几十年前就被发现，但其精确的分子组成和组装机制始终是个谜。此前研究仅能通过遗传手段确认少数几个基因突变会破坏CPL结构，导致胚胎停育和不孕，但CPL内部究竟如何搭建、包含哪些蛋白，一直缺乏高分辨率答案。

2026年5月9日，浙江大学的张淼/张松英/童晓嵋团队合作在国际期刊《Vita》上发表了一项题为《Hierarchical assembly of native cytoplasmic lattices revealed by cryo-EM》的研究。该团队利用冷冻电镜技术，首次解析了小鼠卵母细胞中天然CPL的近原子分辨率结构，揭示了其层级组装的全貌。

为了捕捉到天然状态下CPL的精细结构，研究团队开发了一种“载网原位裂解”方法，仅用400-500个处于生发泡阶段的卵母细胞，直接在冷冻电镜载网上裂解并成像。通过整合颗粒挑选策略，他们获得了重复单元的共识重构，分辨率最高达到3.4埃，足以识别出14种蛋白并搭建原子模型。结果显示，CPL呈现周期性膨大结构，轴向重复约37纳米。PADI6二聚体自组装成中空管状结构，构成每一膨大单元外围的主要骨架；而由NLRP5、TLE6、OOEP等组成的亚皮质复合物（SCMC）则形成了两种不同亚型——分别包含KHDC3或ZBED3——它们通过NLRP5的富亮氨酸重复结构域二聚化，进一步连接相邻单元。更令人意外的是，CPL内部还嵌入了两个与泛素化相关的模块：UHRF1-UBE2D3和SKP1-FBXW，以及四个α/β-微管蛋白二聚体。这些微管蛋白以GTP结合、具备组装能力的构象被“储存”在CPL中，可能作为快速启动微管聚合的储备池。

研究团队通过交联质谱、免疫共沉淀和基因敲除小鼠等多种手段验证了上述结构发现。例如，敲除Ooep会导致所有SCMC组件含量急剧下降，CPL结构完全消失，胚胎阻滞在二细胞至四细胞阶段。而PADI6则能在体外自组装成与体内类似的管状多聚体，其界面上的关键氨基酸突变会破坏高阶组装。此外，UHRF1和SKP1的敲降同样导致CPL显著减少。这些观察支持一个层级组装模型：PADI6管状骨架与SCMC四聚体先形成独立亚复合物，再通过较弱相互作用整合成基本纤维，最后借助NLRP14、UHRF1和PADI6的侧向相互作用堆叠为五螺旋束状的超分子格子。

该研究不仅为理解母源蛋白如何组织成功能性大分子结构提供了机制蓝图，还列出了小鼠CPL的完整蛋白名单——其中多个成分已被报道为人类女性不育、印记障碍或葡萄胎妊娠的致病基因。这些变异在结构上的分布热点，为今后的分子诊断和靶向治疗奠定了重要基础。

浙江大学医学院/良渚实验室桂淼研究员、浙江大学医学院附属邵逸夫医院张松英教授、童晓嵋主任医师为该论文的共同通讯作者。浙江大学医学院附属邵逸夫医院张银丽副研究员、博士后刘雨奇、良渚实验室博士后刘琦和张琪博士为本文的共同第一作者。

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