合作单位：Sichuan Agricultural University
参考文献：Xiang Yuan, Yihan Wang, Malik Ahsan Ali, et al. International Journal of Molecular Sciences, 2023. DOI：10.3390/ijms24021664（IF =6.208）
背景：
精子获能是指精子成熟并能够使卵子受精的过程。为了进一步提高雄性的生育能力，需要正确理解精子获能机制，因为只有获能精子才能在体外和体内使卵母细胞受精。一般认为，在精子获能过程中会发生剧烈的变化，表现为精子膜的解构、细胞内pH (pHi)升高、Ca2+的内流、膜超极化和酪氨酸磷酸化。在体外培养基或雌性生殖道中，肝素、碳酸氢盐、牛血清白蛋白(BSA)、钙离子等因素可诱导获能。
哺乳动物嗅觉受体(ORs)，主要位于嗅觉介导的感觉细胞中。嗅觉通过特异性识别气味分子，启动一系列生化信号转导，将气味分子的化学信号转化为电信号，从而识别各种气味。然而，ORs也广泛分布于非嗅觉组织和细胞中，包括心脏、肾脏、卵母细胞和哺乳动物精子等。研究表明，它们也可能在精子获能中发挥作用。然而，ORs与气味分子的相互作用以及ORs介导精子获能的分子机制尚不清楚。肝素是一种在体内发现的分子，已知有助于精子获能。然而，科学家仍不确定肝素如何诱导精子获能。
方案设计：
为阐明肝素诱导精子获能的机制，经与魔德科技（www.modekeji.cn）技术团队沟通，拟通过分子动力学方法探讨肝素与ORs在公猪精子获能过程中的相互作用及其机制。
主要结果：
双Glo荧光素酶分析和分子对接结果表明，嗅觉受体2C1 (OR2C1)是通过识别肝素并与肝素结合来调控精子获能的单元。分子动力学(MD)模拟表明，OR2C1通过一个由Arg3、Ala6、Thr7、Asn171、Arg172、Arg173和Pro287组成的疏水腔与肝素结合。此外，敲除OR2C1显著抑制精子获能，表明其在这一过程中的重要性。总之，本文在猪精子中发现了一种新的嗅觉受体OR2C1，并揭示了肝素与Pro287的潜在结合，Pro287是跨膜螺旋区7 (TMH7)上的一个保守残基。这一发现将有助于进一步了解与精子获能和受精有关的ORs。
图1 肝素在OR2C1三维图中的位置(左)肝素与OR2C1的三维结合模式图(右)，其中氢键为绿色虚线。
结论：
本研究阐明了肝素诱导精子获能的分子机制以及ORs在该过程中的作用。OR2C1是野猪精子获能的关键角色，这一发现为理解受精机制的未来研究提供了新的靶点。这项研究也可能对改善人类和动物的生育治疗有所启示。