摘要

精子結合蛋白（BSP）是牛精漿中的主要蛋白質，已知其部分插入精子膜的外小葉，并與其中存在的含膽堿脂質結合。這種插入通過誘導精子早期獲能，對冷凍保存后的精液質量產生負面影響。BSP蛋白表面性質的假設通過張力測定法進行了驗證：BSP蛋白具有高度的表面活性。這表明BSP蛋白不僅通過相互之間的相互作用，而且由于其自身的表面活性，能夠到達磷脂覆蓋的界面。BSP蛋白插入精子外小葉的脂質結構域是在類似Langmuir單分子膜的仿生系統上復制的。BSP蛋白的插入可以在含有膽堿脂質的可壓縮流體域中進行。單層膜也被用來研究BSP蛋白與兩種磷脂組裝物的絡合作用：蛋黃低密度脂蛋白（LDL）或雞蛋磷脂脂質體。無論磷脂結構（脂蛋白或脂質體）如何，BSP都不能改變膜的結構。只有BSP蛋白與磷脂酰膽堿的總比例是重要的。這兩種螯合劑的區別在于它們的表面性質：LDL有很強的與外層結合的傾向，而脂質體主要以相同的時間尺度保持在本體中。

介紹

精子結合蛋白（BSP）是一個已知在輸卵管精子儲存庫的形成和精子獲能中起作用的蛋白質家族，精子成熟是受精的關鍵步驟[1,2]。在牛精漿中，根據Manjunath等人的命名法[2]：BSP1[4]、BSP3[5]和BSP5[6,7]分別鑒定和分類了三種比例為10:1:1的主要BSP蛋白[3]。BSP1和BSP3的表觀質量為15–16.5 kDa，BSP5的表觀質量為28–30 kDa[6,8]。這三種蛋白質由一個獨特的N端結構域和兩個纖維連接蛋白II型結構域組成。只有三種BSP蛋白的N端結構域存在顯著差異[4–6]。每個纖維連接蛋白II型結構域包含一個磷酰膽堿結合位點[9–14]。最后這些是BSP蛋白的生物學作用所必需的。事實上，精子膜的外小葉在射精過程中與含有BSP蛋白的精漿接觸[2,15]。BSP蛋白與精子膜上的含膽堿磷脂（如磷脂酰膽堿和鞘磷脂）快速結合[9,12,16–19]，并通過部分插入精子質膜的外小葉[1,13,20]覆蓋精子表面。這是通向輸卵管精子儲存庫和精子獲能的第一個關鍵步驟。BSP蛋白既可溶又能插入疏水膜的事實證明BSP蛋白具有兩親性。因此，本研究的第一部分旨在通過進行張力測量來檢驗這一假設。

BSP蛋白誘導的早期獲能[21,22]對冷凍保存后的精液質量有負面影響，因為它會導致抗冷性和抗凍性的喪失[12,17,23–25]。因此，保護器的存在對維持精子質量至關重要。蛋黃被廣泛用于分離BSP蛋白[17,26–32]。這種隔離是由于蛋黃中存在的低密度脂蛋白（LDL）外層的磷脂酰膽堿與BSP蛋白之間的特異性和強相互作用[9,12,33,34]。在某些情況下，還假設低密度脂蛋白對精子早期獲能的保護作用是由于富含磷脂的低密度脂蛋白極性脂質與由于外排而減少的脂質和膽固醇的精子膜之間的交換[29]。目前，大豆卵磷脂等其他磷脂被用作蛋黃磷脂的替代品。然而，在這種情況下，脂質體和膜之間可能的相互作用尚不清楚。因此，本研究的第二部分旨在比較低密度脂蛋白和脂質體與脂膜接觸的行為。為此，在空氣-緩沖液界面上的脂質單層被用來模擬精子膜外小葉的脂質結構域。這種方法被證明能有效地復制牛精子膜外小葉脂質結構域的異質結構域[35]。最后一種是主要的脂質成分，即鞘磷脂、膽固醇、1-棕櫚酰-2-二十二碳六烯基-sn-甘油-3-磷酸膽堿（PC）和血漿鹵素1-（1Z-十八烯基）-2-二十二碳六烯基-sn-甘油-3-磷酸膽堿（P-PC）。在這一單層中，膽固醇和鞘磷脂在34°C溫度下將自身構造成濃縮域，周圍是PC和P-PC的液體混合物。LDL和脂質體在接近生物膜相關壓力的情況下引入單層下方的亞相[36]。通過監測表面積的變化來檢測添加劑與單層膜之間的相互作用。最后，在相同的精子膜外小葉脂質模型和相同的條件下，比較了低密度脂蛋白和脂質體對BSP蛋白的螯合特性。