304 స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్ కాయిల్ ట్యూబింగ్ కెమికల్ కాంపోనెంట్, SPACA6 ఎక్టోడొమైన్ యొక్క నిర్మాణం గామేట్ ఫ్యూజన్‌తో అనుబంధించబడిన ప్రోటీన్‌ల యొక్క సంరక్షించబడిన సూపర్ ఫ్యామిలీని కలిగి ఉంది.

Nature.comని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు.మీరు పరిమిత CSS మద్దతుతో బ్రౌజర్ సంస్కరణను ఉపయోగిస్తున్నారు.ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాల్సిందిగా మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా Internet Explorerలో అనుకూలత మోడ్‌ని నిలిపివేయండి).అదనంగా, కొనసాగుతున్న మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా సైట్‌ని చూపుతాము.
స్లైడర్‌లు ఒక్కో స్లయిడ్‌కు మూడు కథనాలను చూపుతున్నాయి.స్లయిడ్‌ల ద్వారా తరలించడానికి వెనుక మరియు తదుపరి బటన్‌లను ఉపయోగించండి లేదా ప్రతి స్లయిడ్ ద్వారా తరలించడానికి చివర ఉన్న స్లయిడ్ కంట్రోలర్ బటన్‌లను ఉపయోగించండి.

SPACA6 అనేది స్పెర్మ్-వ్యక్తీకరించబడిన ఉపరితల ప్రోటీన్, ఇది క్షీరదాల లైంగిక పునరుత్పత్తి సమయంలో గామేట్ ఫ్యూజన్‌కు కీలకం.ఈ ప్రాథమిక పాత్ర ఉన్నప్పటికీ, SPACA6 యొక్క నిర్దిష్ట పనితీరు సరిగా అర్థం కాలేదు.మేము 2.2 Å యొక్క రిజల్యూషన్‌తో SPACA6 యొక్క ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ డొమైన్ యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని వివరిస్తాము, నాలుగు-స్ట్రాండ్‌డ్ బండిల్ మరియు Ig-వంటి β-శాండ్‌విచ్‌లతో కూడిన రెండు-డొమైన్ ప్రొటీన్‌లను పాక్షిక-అనువైన లింకర్‌లతో కలుపుతాము.ఈ నిర్మాణం IZUMO1, మరొక గామేట్ ఫ్యూజన్-అనుబంధ ప్రోటీన్‌ను పోలి ఉంటుంది, ఇక్కడ IST సూపర్ ఫామిలీగా సూచించబడే ఫెర్టిలైజేషన్-అసోసియేటెడ్ ప్రోటీన్‌ల సూపర్ ఫ్యామిలీలో SPACA6 మరియు IZUMO1 వ్యవస్థాపక సభ్యులను చేస్తుంది.IST సూపర్ ఫ్యామిలీ దాని ట్విస్టెడ్ ఫోర్-హెలిక్స్ బండిల్ మరియు ఒక జత డైసల్ఫైడ్-లింక్డ్ CXXC మోటిఫ్‌ల ద్వారా నిర్మాణాత్మకంగా నిర్వచించబడింది.మానవ ప్రోటీమ్ యొక్క నిర్మాణ-ఆధారిత ఆల్ఫాఫోల్డ్ శోధన ఈ సూపర్ ఫ్యామిలీ యొక్క అదనపు ప్రోటీన్ సభ్యులను గుర్తించింది;ముఖ్యంగా, ఈ ప్రోటీన్లలో చాలా వరకు గేమేట్ ఫ్యూజన్‌లో పాల్గొంటాయి.SPACA6 నిర్మాణం మరియు IST సూపర్‌ఫ్యామిలీలోని ఇతర సభ్యులతో దాని సంబంధం క్షీరద గేమేట్ ఫ్యూజన్ గురించి మనకున్న జ్ఞానంలో లేని లింక్‌ను అందిస్తాయి.
ప్రతి మానవ జీవితం రెండు వేర్వేరు హాప్లోయిడ్ గేమేట్‌లతో ప్రారంభమవుతుంది: తండ్రి స్పెర్మ్ మరియు తల్లి గుడ్డు.ఈ స్పెర్మ్ తీవ్రమైన ఎంపిక ప్రక్రియలో విజేతగా ఉంటుంది, ఈ సమయంలో మిలియన్ల కొద్దీ స్పెర్మ్ కణాలు స్త్రీ జననేంద్రియ మార్గం గుండా వెళతాయి, వివిధ అడ్డంకులను అధిగమించి కెపాసిటేషన్‌కు లోనవుతాయి, ఇది వాటి చలనశీలతను మరియు ఉపరితల భాగాల ప్రక్రియను మెరుగుపరుస్తుంది2,3,4.స్పెర్మ్ మరియు ఓసైట్ ఒకదానికొకటి కనుగొన్నప్పటికీ, ప్రక్రియ ఇంకా ముగియలేదు.ఓసైట్ చుట్టూ క్యుములస్ కణాల పొర మరియు జోనా పెల్లుసిడా అని పిలువబడే గ్లైకోప్రొటీన్ అవరోధం ఉంటుంది, దీని ద్వారా స్పెర్మ్ ఓసైట్‌లోకి ప్రవేశించాలి.ఈ చివరి అడ్డంకులను అధిగమించడానికి స్పెర్మటోజోవా ఉపరితల సంశ్లేషణ అణువులు మరియు పొర-సంబంధిత మరియు స్రవించే ఎంజైమ్‌ల కలయికను ఉపయోగిస్తుంది.ఈ అణువులు మరియు ఎంజైమ్‌లు ప్రధానంగా లోపలి పొర మరియు అక్రోసోమల్ మాతృకలో నిల్వ చేయబడతాయి మరియు అక్రోసోమల్ ప్రతిచర్య సమయంలో స్పెర్మ్ యొక్క బయటి పొర లైస్ చేయబడినప్పుడు గుర్తించబడతాయి.ఈ తీవ్రమైన ప్రయాణంలో చివరి దశ స్పెర్మ్-ఎగ్ ఫ్యూజన్ ఈవెంట్, దీనిలో రెండు కణాలు వాటి పొరలను కలిపి ఒకే డిప్లాయిడ్ జీవిగా మారతాయి.ఈ ప్రక్రియ మానవ పునరుత్పత్తిలో సంచలనాత్మకమైనప్పటికీ, అవసరమైన పరమాణు పరస్పర చర్యలు సరిగా అర్థం కాలేదు.
గేమేట్‌ల ఫలదీకరణంతో పాటు, రెండు లిపిడ్ బిలేయర్‌ల కలయిక యొక్క రసాయన శాస్త్రం విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడింది.సాధారణంగా, మెమ్బ్రేన్ ఫ్యూజన్ అనేది శక్తివంతంగా అననుకూలమైన ప్రక్రియ, దీనికి ప్రొటీన్ ఉత్ప్రేరకం స్ట్రక్చరల్ కన్ఫర్మేషన్ మార్పుకు లోనవుతుంది, ఇది రెండు పొరలను దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది, వాటి కొనసాగింపును విచ్ఛిన్నం చేస్తుంది మరియు ఫ్యూజన్ 8,9కి కారణమవుతుంది.ఈ ప్రోటీన్ ఉత్ప్రేరకాలు ఫ్యూసోజెన్‌లుగా పిలువబడతాయి మరియు లెక్కలేనన్ని ఫ్యూజన్ వ్యవస్థలలో కనుగొనబడ్డాయి.అతిధేయ కణాలలో వైరల్ ప్రవేశానికి (ఉదా, HIV-1లో gp160, కరోనావైరస్లలో స్పైక్, ఇన్ఫ్లుఎంజా వైరస్లలో హెమగ్గ్లుటినిన్) 10,11,12 ప్లాసెంటల్ (సిన్సైటిన్)13,14,15 మరియు దిగువ యూకారియోట్లలో గామేట్-ఫార్మింగ్ ఫ్యూషన్‌లు (ఉదా. మొక్కలు, ప్రొటిస్ట్‌లు మరియు ఆర్థ్రోపోడ్స్‌లో HAP2/GCS1) 16,17,18,19.మానవ గామేట్‌ల కోసం ఫ్యూసోజెన్‌లు ఇంకా కనుగొనబడలేదు, అయినప్పటికీ అనేక ప్రొటీన్‌లు గామేట్ అటాచ్‌మెంట్ మరియు ఫ్యూజన్‌కి కీలకమైనవిగా చూపబడ్డాయి.ఓసైట్-ఎక్స్‌ప్రెస్డ్ CD9, మౌస్ మరియు హ్యూమన్ గేమేట్‌ల కలయికకు అవసరమైన ట్రాన్స్‌మెంబ్రేన్ ప్రోటీన్, 21,22,23 కనుగొనబడిన మొదటిది.దాని ఖచ్చితమైన పనితీరు అస్పష్టంగా ఉన్నప్పటికీ, సంశ్లేషణలో పాత్ర, గుడ్డు మైక్రోవిల్లిపై సంశ్లేషణ foci యొక్క నిర్మాణం మరియు/లేదా ఓసైట్ ఉపరితల ప్రోటీన్ల యొక్క సరైన స్థానికీకరణ 24,25,26గా కనిపిస్తుంది.గామేట్ ఫ్యూజన్‌కు కీలకమైన రెండు అత్యంత విలక్షణమైన ప్రొటీన్‌లు స్పెర్మ్ ప్రోటీన్ IZUMO127 మరియు ఓసైట్ ప్రోటీన్ JUNO28, మరియు వాటి పరస్పర అనుబంధం కలయికకు ముందు గామేట్ గుర్తింపు మరియు సంశ్లేషణలో ముఖ్యమైన దశ.మగ Izumo1 నాకౌట్ ఎలుకలు మరియు ఆడ జూనో నాకౌట్ ఎలుకలు పూర్తిగా శుభ్రమైనవి, ఈ మోడల్‌లలో స్పెర్మ్ పెరివిటెలైన్ స్పేస్‌లోకి ప్రవేశిస్తుంది కానీ గామేట్‌లు ఫ్యూజ్ అవ్వవు.అదేవిధంగా, మానవ ఇన్ విట్రో ఫెర్టిలైజేషన్ ప్రయోగాలలో గామేట్‌లను యాంటీ-IZUMO1 లేదా JUNO27,29 యాంటీబాడీస్‌తో చికిత్స చేసినప్పుడు సంగమం తగ్గింది.
ఇటీవల, IZUMO1 మరియు JUNO20,30,31,32,33,34,35 లకు సమానమైన స్పెర్మ్-వ్యక్తీకరించబడిన ప్రోటీన్ల సమూహం కొత్తగా కనుగొనబడింది.స్పెర్మ్ అక్రోసోమల్ మెమ్బ్రేన్-అసోసియేటెడ్ ప్రోటీన్ 6 (SPACA6) పెద్ద-స్థాయి మురిన్ మ్యూటాజెనిసిస్ అధ్యయనంలో ఫలదీకరణానికి అవసరమైనదిగా గుర్తించబడింది.ట్రాన్స్‌జీన్‌ని స్పాకా6 జన్యువులోకి చొప్పించడం వల్ల నాన్‌ఫ్యూసిబుల్ స్పెర్మాటోజోవా ఉత్పత్తి అవుతుంది, అయితే ఈ స్పెర్మాటోజోవా పెరివిటెలైన్ స్పేస్‌లోకి చొచ్చుకుపోతుంది 36 .ఎలుకలలో తదుపరి నాకౌట్ అధ్యయనాలు గామేట్ ఫ్యూజన్ 30,32 కోసం Spaca6 అవసరమని నిర్ధారించాయి.SPACA6 దాదాపుగా వృషణాలలో వ్యక్తీకరించబడింది మరియు IZUMO1 మాదిరిగానే స్థానికీకరణ నమూనాను కలిగి ఉంటుంది, అనగా అక్రోసోమల్ ప్రతిచర్యకు ముందు స్పెర్మాటోజోవా యొక్క అంతర్భాగంలో, ఆపై అక్రోసోమల్ ప్రతిచర్య 30,32 తర్వాత భూమధ్యరేఖ ప్రాంతానికి వలసపోతుంది.Spaca6 హోమోలాగ్‌లు వివిధ రకాల క్షీరదాలు మరియు ఇతర యూకారియోట్‌లలో ఉన్నాయి [30] మరియు SPACA6 30కి ప్రతిఘటన ద్వారా విట్రోలో మానవ ఫలదీకరణాన్ని నిరోధించడం ద్వారా మానవ గేమేట్ ఫ్యూజన్‌కు దాని ప్రాముఖ్యత నిరూపించబడింది.IZUMO1 మరియు JUNO కాకుండా, SPACA6 యొక్క నిర్మాణం, పరస్పర చర్యలు మరియు పనితీరు యొక్క వివరాలు అస్పష్టంగా ఉన్నాయి.
కుటుంబ నియంత్రణ మరియు సంతానోత్పత్తి చికిత్సలో భవిష్యత్ పరిణామాలను తెలియజేయడానికి మాకు సహాయపడే మానవ స్పెర్మ్ మరియు గుడ్ల కలయికలో అంతర్లీనంగా ఉన్న ప్రాథమిక ప్రక్రియను బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, మేము SPACA6 నిర్మాణ మరియు జీవరసాయన అధ్యయనాలను నిర్వహించాము.SPACA6 యొక్క ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ డొమైన్ యొక్క క్రిస్టల్ నిర్మాణం నాలుగు-హెలికల్ బండిల్ (4HB) మరియు పాక్షిక-అనువైన ప్రాంతాల ద్వారా అనుసంధానించబడిన ఇమ్యునోగ్లోబులిన్-వంటి (Ig-వంటి) డొమైన్‌ను చూపుతుంది.మునుపటి అధ్యయనాలలో ఊహించినట్లుగా, 7,32,37 SPACA6 డొమైన్ నిర్మాణం మానవ IZUMO1 మాదిరిగానే ఉంటుంది మరియు రెండు ప్రోటీన్‌లు అసాధారణమైన మూలాంశాన్ని పంచుకుంటాయి: 4HB త్రిభుజాకార హెలికల్ ఉపరితలం మరియు ఒక జత డైసల్ఫైడ్-లింక్డ్ CXXC మూలాంశాలు.IZUMO1 మరియు SPACA6 ఇప్పుడు గామేట్ ఫ్యూజన్‌తో అనుబంధించబడిన ప్రోటీన్‌ల యొక్క పెద్ద, నిర్మాణాత్మకంగా సంబంధిత సూపర్ ఫ్యామిలీని నిర్వచించాలని మేము ప్రతిపాదించాము.సూపర్‌ఫ్యామిలీకి ప్రత్యేకమైన ఫీచర్‌లను ఉపయోగించి, మేము ఆల్ఫాఫోల్డ్ స్ట్రక్చరల్ హ్యూమన్ ప్రోటీమ్ కోసం సమగ్ర శోధనను నిర్వహించాము, ఈ సూపర్‌ఫ్యామిలీలోని అదనపు సభ్యులను గుర్తించాము, ఇందులో అనేక మంది సభ్యులు గామేట్ ఫ్యూజన్ మరియు/లేదా ఫలదీకరణంలో పాల్గొంటారు.గామేట్ ఫ్యూజన్‌తో అనుబంధించబడిన ప్రోటీన్‌ల యొక్క సాధారణ నిర్మాణ మడత మరియు సూపర్ ఫ్యామిలీ ఉన్నట్లు ఇప్పుడు కనిపిస్తోంది మరియు మా నిర్మాణం మానవ గామేట్ ఫ్యూజన్ మెకానిజం యొక్క ఈ ముఖ్యమైన అంశం యొక్క పరమాణు పటాన్ని అందిస్తుంది.
SPACA6 అనేది ఒక N- లింక్డ్ గ్లైకాన్ మరియు ఆరు పుటేటివ్ డైసల్ఫైడ్ బాండ్‌లతో కూడిన సింగిల్-పాస్ ట్రాన్స్‌మెంబ్రేన్ ప్రోటీన్ (గణాంకాలు S1a మరియు S2).మేము డ్రోసోఫిలా S2 కణాలలో మానవ SPACA6 (అవశేషాలు 27–246) యొక్క ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ డొమైన్‌ను వ్యక్తీకరించాము మరియు నికెల్ అఫినిటీ, కేషన్ ఎక్స్ఛేంజ్ మరియు సైజ్ ఎక్స్‌క్లూజన్ క్రోమాటోగ్రఫీ (Fig. S1b) ఉపయోగించి ప్రోటీన్‌ను శుద్ధి చేసాము.శుద్ధి చేయబడిన SPACA6 ఎక్టోడొమైన్ చాలా స్థిరంగా మరియు సజాతీయంగా ఉంటుంది.పాలీగోనల్ లైట్ స్కాటరింగ్ (SEC-MALS)తో కలిపి పరిమాణ మినహాయింపు క్రోమాటోగ్రఫీని ఉపయోగించి విశ్లేషణ 26.2 ± 0.5 kDa (Fig. S1c) యొక్క లెక్కించబడిన పరమాణు బరువుతో ఒక శిఖరాన్ని వెల్లడించింది.ఇది SPACA6 మోనోమెరిక్ ఎక్టోడొమైన్ యొక్క పరిమాణానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది శుద్దీకరణ సమయంలో ఒలిగోమెరైజేషన్ జరగలేదని సూచిస్తుంది.అదనంగా, వృత్తాకార డైక్రోయిజం (CD) స్పెక్ట్రోస్కోపీ 51.3 °C (Fig. S1d,e) ద్రవీభవన స్థానంతో మిశ్రమ α/β నిర్మాణాన్ని వెల్లడించింది.CD స్పెక్ట్రా యొక్క డీకాన్వల్యూషన్ 38.6% α-హెలికల్ మరియు 15.8% β-స్ట్రాండ్డ్ ఎలిమెంట్‌లను వెల్లడించింది (మూర్తి S1d).
SPACA6 ఎక్టోడొమైన్ రాండమ్ మ్యాట్రిక్స్ సీడింగ్ 38ని ఉపయోగించి స్ఫటికీకరించబడింది, ఫలితంగా 2.2 Å (టేబుల్ 1 మరియు ఫిగర్ S3) రిజల్యూషన్‌తో డేటా సెట్ చేయబడింది.స్ట్రక్చర్ డిటర్మినేషన్ (టేబుల్ 1 మరియు ఫిగర్ S4) కోసం బ్రోమైడ్ ఎక్స్‌పోజర్‌తో ఫ్రాగ్మెంట్-బేస్డ్ మాలిక్యులర్ సబ్‌స్టిట్యూషన్ మరియు SAD ఫేసింగ్ డేటా కలయికను ఉపయోగించి, చివరి శుద్ధి చేసిన మోడల్ 27–246 అవశేషాలను కలిగి ఉంటుంది.నిర్మాణం నిర్ణయించబడిన సమయంలో, ప్రయోగాత్మక లేదా ఆల్ఫాఫోల్డ్ నిర్మాణాలు అందుబాటులో లేవు.SPACA6 ఎక్టోడొమైన్ 20 Å × 20 Å × 85 Åని కొలుస్తుంది, ఏడు హెలిక్స్ మరియు తొమ్మిది β-తంతువులను కలిగి ఉంటుంది మరియు ఆరు డైసల్ఫైడ్ బంధాల ద్వారా స్థిరీకరించబడిన పొడుగుచేసిన తృతీయ మడతను కలిగి ఉంటుంది (Fig. 1a, b).Asn243 సైడ్ చైన్ చివరిలో బలహీనమైన ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత ఈ అవశేషం N- లింక్డ్ గ్లైకోసైలేషన్ అని సూచిస్తుంది.నిర్మాణం రెండు డొమైన్‌లను కలిగి ఉంటుంది: N-టెర్మినల్ ఫోర్-హెలిక్స్ బండిల్ (4HB) మరియు C-టెర్మినల్ Ig-వంటి డొమైన్ వాటి మధ్య ఇంటర్మీడియట్ కీలు ప్రాంతం (Fig. 1c).
SPACA6 యొక్క ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ డొమైన్ యొక్క నిర్మాణం.SPACA6 యొక్క ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ డొమైన్ స్ట్రిప్ రేఖాచిత్రం, N నుండి C-టెర్మినస్ వరకు ముదురు నీలం నుండి ముదురు ఎరుపు వరకు గొలుసు రంగు.డైసల్ఫైడ్ బంధాలలో పాల్గొన్న సిస్టీన్‌లు మెజెంటాలో హైలైట్ చేయబడతాయి.b SPACA6 యొక్క ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ డొమైన్ యొక్క టోపోలాజీ.మూర్తి 1aలో ఉన్న అదే రంగు పథకాన్ని ఉపయోగించండి.c SPACA6 ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ డొమైన్.4HB, కీలు మరియు Ig-వంటి డొమైన్ స్ట్రిప్ చార్ట్‌లు వరుసగా నారింజ, ఆకుపచ్చ మరియు నీలం రంగులో ఉంటాయి.పొరలు స్కేల్‌కు డ్రా చేయబడవు.
SPACA6 యొక్క 4HB డొమైన్‌లో నాలుగు ప్రధాన హెలిక్‌లు (హెలిక్స్ 1–4) ఉన్నాయి, ఇవి హెలికల్ హెలిక్స్ (Fig. 2a) రూపంలో అమర్చబడి ఉంటాయి, అవి సమాంతర మరియు సమాంతర పరస్పర చర్యల మధ్య ప్రత్యామ్నాయంగా ఉంటాయి (Fig. 2b).ఒక చిన్న అదనపు సింగిల్-టర్న్ హెలిక్స్ (హెలిక్స్ 1′) కట్టకు లంబంగా వేయబడి, హెలిక్స్ 1 మరియు 2తో త్రిభుజాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ త్రిభుజం హెలిక్స్ 3 మరియు 4 సాపేక్షంగా దట్టమైన ప్యాకింగ్‌లో హెలికల్-ట్విస్టెడ్ ప్యాకింగ్‌లో కొద్దిగా వైకల్యంతో ఉంటుంది. Fig. 2a).
4HB N-టెర్మినల్ స్ట్రిప్ చార్ట్.b నాలుగు హెలిక్స్‌ల బండిల్ యొక్క టాప్ వ్యూ, ప్రతి హెలిక్స్ N-టెర్మినస్ వద్ద ముదురు నీలం రంగులో మరియు C-టెర్మినస్ వద్ద ముదురు ఎరుపు రంగులో హైలైట్ చేయబడింది.c 4HB కోసం టాప్-డౌన్ స్పైరల్ వీల్ రేఖాచిత్రం, ప్రతి అవశేషం ఒకే-అక్షరం అమైనో ఆమ్లం కోడ్‌తో లేబుల్ చేయబడిన సర్కిల్‌గా చూపబడుతుంది;చక్రం పైభాగంలో ఉన్న నాలుగు అమైనో ఆమ్లాలు మాత్రమే లెక్కించబడ్డాయి.నాన్-పోలార్ అవశేషాలు పసుపు రంగులో ఉంటాయి, ధ్రువ ఛార్జ్ చేయని అవశేషాలు ఆకుపచ్చ రంగులో ఉంటాయి, ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన అవశేషాలు నీలం రంగులో ఉంటాయి మరియు ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడిన అవశేషాలు ఎరుపు రంగులో ఉంటాయి.d 4HB డొమైన్ యొక్క త్రిభుజాకార ముఖాలు, 4HBలు నారింజ రంగులో మరియు కీలు ఆకుపచ్చ రంగులో ఉంటాయి.రెండు ఇన్‌సెట్‌లు రాడ్-ఆకారపు డైసల్ఫైడ్ బంధాలను చూపుతాయి.
4HB ప్రధానంగా అలిఫాటిక్ మరియు సుగంధ అవశేషాలతో కూడిన అంతర్గత హైడ్రోఫోబిక్ కోర్‌పై కేంద్రీకృతమై ఉంది (Fig. 2c).కోర్ Cys41 మరియు Cys55 మధ్య ఒక డైసల్ఫైడ్ బంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇది హెలిక్స్ 1 మరియు 2ని ఒక ఎగువ త్రిభుజంలో కలుపుతుంది (Fig. 2d).హెలిక్స్ 1′లోని CXXC మూలాంశం మరియు కీలు ప్రాంతంలోని β-హెయిర్‌పిన్ యొక్క కొన వద్ద కనుగొనబడిన మరొక CXXC మూలాంశం మధ్య రెండు అదనపు డైసల్ఫైడ్ బంధాలు ఏర్పడ్డాయి (Fig. 2d).1′, 1, మరియు 2 హెలిక్స్ ద్వారా ఏర్పడిన ఒక బోలు త్రిభుజం లోపల తెలియని ఫంక్షన్ (Arg37) కలిగిన సంప్రదాయవాద అర్జినిన్ అవశేషాలు ఉన్నాయి. అలిఫాటిక్ కార్బన్ అణువులు Cβ, Cγ మరియు Cδ Arg37 హైడ్రోఫోబిక్ కోర్‌తో సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు దాని గువానిడైన్ సమూహాలు చక్రీయంగా కదులుతాయి. Thr32 వెన్నెముక మరియు సైడ్ చైన్ (Fig. S5a,b) మధ్య పరస్పర చర్యల ద్వారా హెలిక్స్ 1′ మరియు 1 మధ్య.Tyr34 రెండు చిన్న కావిటీలను వదిలి కుహరంలోకి విస్తరించింది, దీని ద్వారా Arg37 ద్రావకంతో సంకర్షణ చెందుతుంది.
Ig-వంటి β-శాండ్‌విచ్ డొమైన్‌లు ఒక హైడ్రోఫోబిక్ కోర్ 39 ద్వారా పరస్పర చర్య చేసే రెండు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ బహుళ-స్ట్రాండెడ్ యాంఫిపతిక్ β-షీట్‌ల యొక్క సాధారణ లక్షణాన్ని పంచుకునే ప్రోటీన్ల యొక్క పెద్ద సూపర్ ఫ్యామిలీ. మరియు రెండు పొరలను కలిగి ఉంటుంది (Fig. S6a).షీట్ 1 అనేది నాలుగు తంతువుల (తంతువులు D, F, H మరియు I) యొక్క β-షీట్, ఇక్కడ F, H మరియు I తంతువులు ఒక వ్యతిరేక సమాంతర అమరికను ఏర్పరుస్తాయి మరియు I మరియు D తంతువులు సమాంతర పరస్పర చర్యను తీసుకుంటాయి.టేబుల్ 2 ఒక చిన్న వ్యతిరేక సమాంతర డబుల్ స్ట్రాండెడ్ బీటా షీట్ (తంతువులు E మరియు G).E గొలుసు యొక్క C-టెర్మినస్ మరియు H గొలుసు (Cys170-Cys226) మధ్య అంతర్గత డైసల్ఫైడ్ బంధం గమనించబడింది (Fig. S6b).ఈ డైసల్ఫైడ్ బంధం ఇమ్యునోగ్లోబులిన్40,41 యొక్క β- శాండ్‌విచ్ డొమైన్‌లోని డైసల్ఫైడ్ బంధానికి సారూప్యంగా ఉంటుంది.
నాలుగు-స్ట్రాండ్ β-షీట్ దాని మొత్తం పొడవుతో మెలితిరిగి, ఆకారం మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్స్‌లో విభిన్నమైన అసమాన అంచులను ఏర్పరుస్తుంది.సన్నగా ఉండే అంచు అనేది ఒక ఫ్లాట్ హైడ్రోఫోబిక్ పర్యావరణ ఉపరితలం, ఇది SPACA6 (Fig. S6b,c)లో మిగిలిన అసమాన మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ వైవిధ్యమైన ఉపరితలాలతో పోలిస్తే ప్రత్యేకంగా ఉంటుంది.బహిర్గతమైన వెన్నెముక కార్బొనిల్/అమినో సమూహాలు మరియు ధ్రువ వైపు గొలుసుల హాలో హైడ్రోఫోబిక్ ఉపరితలం చుట్టూ ఉంటుంది (Fig. S6c).విస్తృత మార్జిన్ హైడ్రోఫోబిక్ కోర్ యొక్క N-టెర్మినల్ భాగాన్ని అడ్డుకుంటుంది మరియు F గొలుసు వెన్నెముక (Fig. S6d) యొక్క ఓపెన్ పోలార్ గ్రూప్‌తో మూడు హైడ్రోజన్ బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది.ఈ అంచు యొక్క C-టెర్మినల్ భాగం పాక్షికంగా బహిర్గతమయ్యే హైడ్రోఫోబిక్ కోర్‌తో పెద్ద జేబును ఏర్పరుస్తుంది.మూడు సెట్ల డబుల్ అర్జినైన్ అవశేషాలు (Arg162-Arg221, Arg201-Arg205 మరియు Arg212-Arg214) మరియు సెంట్రల్ హిస్టిడిన్ (His220) (Figure S6e) కారణంగా జేబు చుట్టూ సానుకూల చార్జీలు ఉంటాయి.
కీలు ప్రాంతం అనేది హెలికల్ డొమైన్ మరియు Ig-వంటి డొమైన్ మధ్య ఒక చిన్న విభాగం, ఇందులో ఒక వ్యతిరేక సమాంతర మూడు-స్ట్రాండ్ β-లేయర్ (స్ట్రాండ్‌లు A, B మరియు C), ఒక చిన్న 310 హెలిక్స్ మరియు అనేక పొడవైన యాదృచ్ఛిక హెలికల్ విభాగాలు ఉంటాయి.(Fig. S7).కీలు ప్రాంతంలో సమయోజనీయ మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ పరిచయాల నెట్‌వర్క్ 4HB మరియు Ig-వంటి డొమైన్ మధ్య విన్యాసాన్ని స్థిరీకరించేలా కనిపిస్తుంది.నెట్‌వర్క్‌ను మూడు భాగాలుగా విభజించవచ్చు.మొదటి భాగంలో రెండు CXXC మూలాంశాలు (27CXXC30 మరియు 139CXXC142) ఉన్నాయి, ఇవి కీలులోని β-హెయిర్‌పిన్ మరియు 4HBలోని 1′ హెలిక్స్ మధ్య ఒక జత డైసల్ఫైడ్ బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి.రెండవ భాగం Ig-వంటి డొమైన్ మరియు కీలు మధ్య ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ పరస్పర చర్యలను కలిగి ఉంటుంది.కీలులో Glu132 Ig-వంటి డొమైన్‌లో Arg233 మరియు కీలులో Arg135తో ఉప్పు వంతెనను ఏర్పరుస్తుంది.మూడవ భాగం Ig-వంటి డొమైన్ మరియు కీలు ప్రాంతం మధ్య సమయోజనీయ బంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది.రెండు డైసల్ఫైడ్ బంధాలు (Cys124-Cys147 మరియు Cys128-Cys153) Gln131 మరియు బ్యాక్‌బోన్ ఫంక్షనల్ గ్రూప్ మధ్య ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ ఇంటరాక్షన్‌ల ద్వారా స్థిరీకరించబడిన లింకర్‌కు కీలు లూప్‌ను కలుపుతాయి, ఇది మొదటి Ig-వంటి డొమైన్‌కు ప్రాప్యతను అనుమతిస్తుంది.గొలుసు.
SPACA6 ఎక్టోడొమైన్ యొక్క నిర్మాణం మరియు 4HB మరియు Ig-వంటి డొమైన్‌ల యొక్క వ్యక్తిగత నిర్మాణాలు ప్రోటీన్ డేటాబేస్ 42లో నిర్మాణాత్మకంగా సారూప్య రికార్డుల కోసం శోధించడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి.మేము అధిక డాలీ Z స్కోర్‌లు, చిన్న ప్రామాణిక విచలనాలు మరియు పెద్ద LALI స్కోర్‌లతో సరిపోలికలను గుర్తించాము (తరువాతిది నిర్మాణాత్మకంగా సమానమైన అవశేషాల సంఖ్య).పూర్తి ఎక్టోడొమైన్ శోధన (టేబుల్ S1) నుండి మొదటి 10 హిట్‌లు ఆమోదయోగ్యమైన Z-స్కోరు > 842 కలిగి ఉండగా, 4HB లేదా Ig-వంటి డొమైన్ కోసం మాత్రమే శోధిస్తే, ఈ హిట్‌లలో ఎక్కువ భాగం β-శాండ్‌విచ్‌లకు మాత్రమే అనుగుణంగా ఉన్నాయని తేలింది.అనేక ప్రోటీన్లలో కనిపించే ఒక సర్వవ్యాప్త మడత.డాలీలోని మూడు శోధనలు ఒకే ఒక ఫలితాన్ని అందించాయి: IZUMO1.
SPACA6 మరియు IZUMO1 నిర్మాణ సారూప్యతలను పంచుకోవాలని చాలా కాలంగా సూచించబడింది7,32,37.ఈ రెండు గేమేట్ ఫ్యూజన్-అనుబంధ ప్రోటీన్‌ల యొక్క ఎక్టోడొమైన్‌లు 21% సీక్వెన్స్ ఐడెంటిటీని మాత్రమే పంచుకున్నప్పటికీ (Figure S8a), సంరక్షించబడిన డైసల్ఫైడ్ బాండ్ ప్యాటర్న్ మరియు SPACA6లో ఊహించిన C-టెర్మినల్ Ig-వంటి డొమైన్‌తో సహా సంక్లిష్టమైన సాక్ష్యం, SPACA6ని నిర్మించడానికి ముందస్తు ప్రయత్నాలను అనుమతించింది. A a SPACA6 మౌస్ యొక్క హోమోలజీ మోడల్ IZUMO1ని టెంప్లేట్‌గా ఉపయోగిస్తుంది37.మా నిర్మాణం ఈ అంచనాలను నిర్ధారిస్తుంది మరియు సారూప్యత యొక్క నిజమైన స్థాయిని చూపుతుంది.వాస్తవానికి, SPACA6 మరియు IZUMO137,43,44 నిర్మాణాలు ఒకే విధమైన 4HB మరియు Ig-వంటి β-శాండ్‌విచ్ డొమైన్‌లతో ఒకే రెండు-డొమైన్ నిర్మాణాన్ని (Fig. S8b) పంచుకుంటాయి (Fig. S8c).
IZUMO1 మరియు SPACA6 4HB సంప్రదాయ స్పైరల్ బండిల్స్ నుండి సాధారణ వ్యత్యాసాలను కలిగి ఉన్నాయి.ఎండోసోమల్ ఫ్యూజన్ 45,46లో పాల్గొన్న SNARE ప్రోటీన్ కాంప్లెక్స్‌లలో కనిపించే సాధారణ 4HBలు, కేంద్ర అక్షం 47 చుట్టూ స్థిరమైన వక్రతను కొనసాగించే సమాన అంతరాల హెలిక్స్‌ను కలిగి ఉంటాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, IZUMO1 మరియు SPACA6 రెండింటిలోని హెలికల్ డొమైన్‌లు వేరియబుల్ వక్రతతో వక్రీకరించబడ్డాయి మరియు అసమాన ప్యాకింగ్ (Figure S8d).హెలిక్స్ 1′, 1 మరియు 2 ద్వారా ఏర్పడిన త్రిభుజం వల్ల ఏర్పడిన ట్విస్ట్, IZUMO1 మరియు SPACA6లో అలాగే ఉంచబడుతుంది మరియు హెలిక్స్ 1′పై అదే CXXC మూలాంశం ద్వారా స్థిరీకరించబడుతుంది.అయినప్పటికీ, SPACA6లో కనుగొనబడిన అదనపు డైసల్ఫైడ్ బంధం (Cys41 మరియు Cys55 హెలిక్‌లను 1 మరియు 2పై సమయోజనీయంగా కలుపుతుంది) త్రిభుజ శిఖరం వద్ద ఒక పదునైన శిఖరాన్ని సృష్టిస్తుంది, SPACA6ని IZUMO1 కంటే మెలితిప్పినట్లు చేస్తుంది, ఎక్కువ ఉచ్ఛరించే కుహరం త్రిభుజాలతో.అదనంగా, SPACA6లోని ఈ కుహరం మధ్యలో గమనించిన IZUMO1లో Arg37 లేదు.దీనికి విరుద్ధంగా, IZUMO1 అలిఫాటిక్ మరియు సుగంధ అవశేషాల యొక్క మరింత విలక్షణమైన హైడ్రోఫోబిక్ కోర్ని కలిగి ఉంది.
IZUMO1 డబుల్ స్ట్రాండెడ్ మరియు ఫైవ్ స్ట్రాండెడ్ β-షీట్43తో కూడిన Ig-వంటి డొమైన్‌ను కలిగి ఉంది.IZUMO1లోని అదనపు స్ట్రాండ్ SPACA6లోని కాయిల్‌ను భర్తీ చేస్తుంది, ఇది స్ట్రాండ్‌లోని వెన్నెముక హైడ్రోజన్ బంధాలను పరిమితం చేయడానికి F స్ట్రాండ్‌తో సంకర్షణ చెందుతుంది.పోలిక యొక్క ఆసక్తికరమైన అంశం ఏమిటంటే, రెండు ప్రోటీన్‌ల Ig-వంటి డొమైన్‌ల అంచనా ఉపరితల ఛార్జ్.SPACA6 ఉపరితలం కంటే IZUMO1 ఉపరితలం ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడింది.స్పెర్మ్ పొరకు ఎదురుగా ఉన్న సి-టెర్మినస్ దగ్గర అదనపు ఛార్జ్ ఉంది.SPACA6లో, అదే ప్రాంతాలు మరింత తటస్థంగా లేదా ధనాత్మకంగా ఛార్జ్ చేయబడ్డాయి (Fig. S8e).ఉదాహరణకు, SPACA6లోని హైడ్రోఫోబిక్ ఉపరితలం (సన్నని అంచులు) మరియు ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన గుంటలు (విశాలమైన అంచులు) IZUMO1లో ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడతాయి.
IZUMO1 మరియు SPACA6 మధ్య సంబంధం మరియు ద్వితీయ నిర్మాణ అంశాలు బాగా సంరక్షించబడినప్పటికీ, Ig-వంటి డొమైన్‌ల యొక్క నిర్మాణాత్మక అమరిక రెండు డొమైన్‌లు ఒకదానికొకటి వాటి సాధారణ ధోరణిలో విభిన్నంగా ఉన్నాయని చూపాయి (Fig. S9).IZUMO1 యొక్క స్పైరల్ బండిల్ β-శాండ్‌విచ్ చుట్టూ వంకరగా ఉంటుంది, ఇది గతంలో వివరించిన “బూమరాంగ్” ఆకారాన్ని కేంద్ర అక్షం నుండి 50° వద్ద సృష్టిస్తుంది.దీనికి విరుద్ధంగా, SPACA6లోని హెలికల్ పుంజం వ్యతిరేక దిశలో 10° వంపుతిరిగింది.కీలు ప్రాంతంలోని తేడాల వల్ల ఈ ధోరణులలో తేడాలు ఉండవచ్చు.ప్రాథమిక శ్రేణి స్థాయిలో, సిస్టీన్, గ్లైసిన్ మరియు అస్పార్టిక్ యాసిడ్ అవశేషాలను మినహాయించి, IZUMO1 మరియు SPACA6 కీలు వద్ద తక్కువ శ్రేణి సారూప్యతను పంచుకుంటాయి.ఫలితంగా, హైడ్రోజన్ బంధాలు మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ నెట్వర్క్లు పూర్తిగా భిన్నంగా ఉంటాయి.β-షీట్ సెకండరీ స్ట్రక్చర్ ఎలిమెంట్‌లు IZUMO1 మరియు SPACA6 ద్వారా భాగస్వామ్యం చేయబడ్డాయి, అయినప్పటికీ IZUMO1లోని గొలుసులు చాలా పొడవుగా ఉంటాయి మరియు 310 హెలిక్స్ (హెలిక్స్ 5) SPACA6కి ప్రత్యేకమైనది.ఈ తేడాలు రెండు సారూప్య ప్రోటీన్‌లకు వేర్వేరు డొమైన్ ధోరణులను కలిగిస్తాయి.
మా డాలీ సర్వర్ శోధనలో SPACA6 మరియు IZUMO1 ఈ ప్రత్యేకమైన 4HB ఫోల్డ్ (టేబుల్ S1) కలిగి ఉన్న ప్రోటీన్ డేటాబేస్‌లో నిల్వ చేయబడిన రెండు ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ణయించబడిన నిర్మాణాలు మాత్రమే అని వెల్లడించింది.ఇటీవల, డీప్‌మైండ్ (ఆల్ఫాబెట్/గూగుల్) ఆల్ఫాఫోల్డ్‌ను అభివృద్ధి చేసింది, ఇది ఒక న్యూరల్ నెట్‌వర్క్ ఆధారిత వ్యవస్థ, ఇది ప్రాథమిక శ్రేణుల నుండి ప్రోటీన్ల యొక్క 3D నిర్మాణాలను ఖచ్చితంగా అంచనా వేయగలదు.మేము SPACA6 నిర్మాణాన్ని పరిష్కరించిన కొద్దికాలానికే, ఆల్ఫాఫోల్డ్ డేటాబేస్ విడుదల చేయబడింది, ఇది మానవ ప్రోటీమ్‌లోని 98.5% ప్రోటీన్‌లలో 98.5% కవర్ చేసే ప్రిడిక్టివ్ స్ట్రక్చర్ మోడల్‌లను అందిస్తుంది.మా పరిష్కరించబడిన SPACA6 నిర్మాణాన్ని శోధన నమూనాగా ఉపయోగించి, ఆల్ఫాఫోల్డ్ హ్యూమన్ ప్రోటీమ్‌లోని మోడల్ కోసం స్ట్రక్చరల్ హోమోలజీ శోధన SPACA6 మరియు IZUMO1 లకు సాధ్యమైన నిర్మాణ సారూప్యతలను కలిగి ఉన్న అభ్యర్థులను గుర్తించింది.SPACA6 (Fig. S10a)ని అంచనా వేయడంలో ఆల్ఫాఫోల్డ్ యొక్క అద్భుతమైన ఖచ్చితత్వం కారణంగా-ముఖ్యంగా 1.1 Å rms ఎక్టోడొమైన్ మా పరిష్కరించబడిన నిర్మాణంతో పోలిస్తే (Fig. S10b)-గుర్తించబడిన SPACA6 మ్యాచ్‌లు ఖచ్చితంగా ఉండే అవకాశం ఉందని మేము విశ్వసించగలము.
మునుపు, PSI-BLAST మూడు ఇతర స్పెర్మ్-అనుబంధ ప్రోటీన్‌లతో IZUMO1 క్లస్టర్ కోసం శోధించింది: IZUMO2, IZUMO3 మరియు IZUMO450.ఈ IZUMO ఫ్యామిలీ ప్రొటీన్‌లు 4HB డొమైన్‌లోకి IZUMO1 (గణాంకాలు 3a మరియు S11) వలె అదే డైసల్ఫైడ్ బాండ్ నమూనాతో ముడుచుకుంటాయని ఆల్ఫాఫోల్డ్ అంచనా వేసింది, అయినప్పటికీ వాటికి Ig-వంటి డొమైన్ లేదు.IZUMO2 మరియు IZUMO3 అనేది IZUMO1 మాదిరిగానే ఒక-వైపు మెంబ్రేన్ ప్రోటీన్‌లు అని ఊహిస్తారు, అయితే IZUMO4 స్రవిస్తున్నట్లు కనిపిస్తుంది.గామేట్ ఫ్యూజన్‌లో IZUMO 2, 3 మరియు 4 ప్రోటీన్‌ల విధులు నిర్ణయించబడలేదు.IZUMO3 స్పెర్మ్ అభివృద్ధి సమయంలో అక్రోసోమ్ బయోజెనిసిస్‌లో పాత్ర పోషిస్తుంది51 మరియు IZUMO ప్రోటీన్ కాంప్లెక్స్50ని ఏర్పరుస్తుంది.క్షీరదాలు, సరీసృపాలు మరియు ఉభయచరాలలో IZUMO ప్రోటీన్‌ల పరిరక్షణ, వాటి సంభావ్య పనితీరు DCST1/2, SOF1 మరియు FIMP వంటి ఇతర తెలిసిన గేమేట్-ఫ్యూజన్-అనుబంధ ప్రోటీన్‌లతో స్థిరంగా ఉంటుందని సూచిస్తుంది.
IST సూపర్ ఫ్యామిలీ డొమైన్ ఆర్కిటెక్చర్ యొక్క రేఖాచిత్రం, 4HB, కీలు మరియు Ig-వంటి డొమైన్‌లు వరుసగా నారింజ, ఆకుపచ్చ మరియు నీలం రంగులలో హైలైట్ చేయబడ్డాయి.IZUMO4 నలుపు రంగులో కనిపించే ప్రత్యేకమైన C-టెర్మినల్ ప్రాంతాన్ని కలిగి ఉంది.ధృవీకరించబడిన మరియు పుటేటివ్ డైసల్ఫైడ్ బంధాలు వరుసగా ఘన మరియు చుక్కల రేఖల ద్వారా చూపబడతాయి.b IZUMO1 (PDB: 5F4E), SPACA6, IZUMO2 (ఆల్ఫాఫోల్డ్ DB: AF-Q6UXV1-F1), IZUMO3 (ఆల్ఫాఫోల్డ్ DB: AF-Q5VZ72-F1), IZUMO4 (ఆల్ఫాఫోల్డ్ DB: AF-Q1ZYLF9), మరియు DB: AF-Q1ZYL8-F1) : AF-Q1ZYL8-F1) : AF-Q3KNT9-F1) ప్యానెల్ A వలె అదే రంగు పరిధిలో ప్రదర్శించబడతాయి. డైసల్ఫైడ్ బంధాలు మెజెంటాలో చూపబడ్డాయి.TMEM95, IZUMO2 మరియు IZUMO3 ట్రాన్స్‌మెంబ్రేన్ హెలిక్స్ చూపబడలేదు.
IZUMO ప్రోటీన్ కాకుండా, ఇతర SPACA ప్రొటీన్‌లు (అంటే SPACA1, SPACA3, SPACA4, SPACA5 మరియు SPACA9) SPACA6 (Fig. S12) నుండి నిర్మాణాత్మకంగా భిన్నంగా ఉన్నట్లు భావిస్తున్నారు.SPACA9 మాత్రమే 4HBని కలిగి ఉంది, కానీ ఇది SPACA6 వలె అదే సమాంతర-వ్యతిరేక-సమాంతర ధోరణిని లేదా అదే డైసల్ఫైడ్ బంధాన్ని కలిగి ఉంటుందని ఆశించబడదు.SPACA1 మాత్రమే ఇలాంటి Ig-వంటి డొమైన్‌ను కలిగి ఉంది.SPACA6 కంటే SPACA3, SPACA4 మరియు SPACA5 పూర్తిగా భిన్నమైన నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉన్నాయని ఆల్ఫాఫోల్డ్ అంచనా వేసింది.ఆసక్తికరంగా, SPACA4 కూడా ఫలదీకరణంలో పాత్ర పోషిస్తుంది, కానీ SPACA6 కంటే ఎక్కువ మేరకు, బదులుగా స్పెర్మ్ మరియు ఓసైట్ జోనా పెల్లుసిడా52 మధ్య పరస్పర చర్యను సులభతరం చేస్తుంది.
మా AlphaFold శోధనలో IZUMO1 మరియు SPACA6 4HB, TMEM95 కోసం మరొక సరిపోలిక కనుగొనబడింది.TMEM95, ఒక స్పెర్మ్-నిర్దిష్ట ట్రాన్స్‌మెంబ్రేన్ ప్రొటీన్, 32,33 తగ్గించినప్పుడు మగ ఎలుకలను వంధ్యత్వం చేస్తుంది.TMEM95 లేని స్పెర్మాటోజోవా సాధారణ స్వరూపం, చలనశీలత మరియు జోనా పెల్లుసిడాలోకి చొచ్చుకుపోయి గుడ్డు పొరతో బంధించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది, కానీ ఓసైట్ పొరతో కలిసిపోలేదు.మునుపటి అధ్యయనాలు TMEM95 IZUMO133తో నిర్మాణాత్మక సారూప్యతలను పంచుకుంటుందని చూపించాయి.నిజానికి, AlphaFold మోడల్ TMEM95 అనేది IZUMO1 మరియు SPACA6 వలె అదే జత CXXC మూలాంశాలు మరియు SPACA6 (Fig. 3a మరియు S11)లో కనుగొనబడిన హెలిక్స్ 1 మరియు 2 మధ్య అదే అదనపు డైసల్ఫైడ్ బంధంతో 4HB అని నిర్ధారించింది.TMEM95కి Ig-వంటి డొమైన్ లేనప్పటికీ, ఇది SPACA6 మరియు IZUMO1 కీలు ప్రాంతాల (Fig. 3b) మాదిరిగానే డైసల్ఫైడ్ బాండ్ నమూనాతో ప్రాంతాన్ని కలిగి ఉంది.ఈ మాన్యుస్క్రిప్ట్ ప్రచురణ సమయంలో, ప్రిప్రింట్ సర్వర్ TMEM95 యొక్క నిర్మాణాన్ని నివేదించింది, ఇది AlphaFold53 ఫలితాన్ని నిర్ధారిస్తుంది.TMEM95 SPACA6 మరియు IZUMO1లకు చాలా పోలి ఉంటుంది మరియు ఇది ఇప్పటికే ఉభయచరాలలో పరిణామాత్మకంగా సంరక్షించబడింది (Fig. 4 మరియు S13).
PSI-BLAST శోధన NCBI SPACA6, IZUMO1-4, TMEM95, DCST1, DCST2, FIMP మరియు SOF1 డేటాబేస్‌లను ట్రీ ఆఫ్ లైఫ్‌లో ఈ సీక్వెన్స్‌ల స్థానాన్ని గుర్తించడానికి ఉపయోగించింది.బ్రాంచ్ పాయింట్ల మధ్య దూరం స్కేల్‌కు చూపబడదు.
SPACA6 మరియు IZUMO1 మధ్య ఉన్న అద్భుతమైన నిర్మాణాత్మక సారూప్యత వారు TMEM95 మరియు IZUMO 2, 3 మరియు 4 ప్రొటీన్‌లను కలిగి ఉన్న సంరక్షించబడిన నిర్మాణాత్మక సూపర్‌ఫ్యామిలీ యొక్క వ్యవస్థాపక సభ్యులని సూచిస్తుంది.తెలిసిన సభ్యులు: IZUMO1, SPACA6 మరియు TMEM95.కొంతమంది సభ్యులు మాత్రమే Ig-వంటి డొమైన్‌లను కలిగి ఉన్నందున, IST సూపర్‌ఫ్యామిలీ యొక్క ముఖ్య లక్షణం 4HB డొమైన్, ఇది ఈ ప్రోటీన్‌లన్నింటికీ సాధారణమైన ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది: 1) 4HB హెలిక్స్‌తో వ్యతిరేక సమాంతర/సమాంతర ప్రత్యామ్నాయంలో అమర్చబడింది (Fig. . 5a), 2) కట్ట లోపల రెండు హెలిక్స్‌లతో కూడిన త్రిభుజాకార ముఖం మరియు మూడవ నిలువు హెలిక్స్ (Fig. కీ ప్రాంతం (Fig. 5c) కలిగి ఉంటుంది. CXXC మూలాంశం, థియోరెడాక్సిన్-వంటి ప్రొటీన్‌లలో కనుగొనబడింది, ఇది పని చేస్తుంది. రెడాక్స్ సెన్సార్ 54,55,56 వలె, IST కుటుంబ సభ్యులలోని మూలాంశం గామేట్ ఫ్యూజన్‌లో ERp57 వంటి ప్రోటీన్ డైసల్ఫైడ్ ఐసోమెరేస్‌లతో అనుబంధించబడుతుంది. పాత్రలు 57,58 అనుబంధించబడ్డాయి.
IST సూపర్‌ఫ్యామిలీ సభ్యులు 4HB డొమైన్ యొక్క మూడు లక్షణ లక్షణాల ద్వారా నిర్వచించబడ్డారు: సమాంతర మరియు యాంటీపరలల్ ఓరియంటేషన్ మధ్య ప్రత్యామ్నాయంగా నాలుగు హెలిక్‌లు, బా-త్రిభుజాకార హెలికల్ బండిల్ ముఖాలు మరియు చిన్న అణువుల మధ్య ఏర్పడిన ca CXXC డబుల్ మోటిఫ్.) N-టెర్మినల్ హెలిక్స్ (నారింజ) మరియు కీలు ప్రాంతం β-హెయిర్‌పిన్ (ఆకుపచ్చ).
SPACA6 మరియు IZUMO1 మధ్య ఉన్న సారూప్యత కారణంగా, మునుపటిది IZUMO1 లేదా JUNOతో బంధించే సామర్థ్యం పరీక్షించబడింది.బయోలేయర్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీ (BLI) అనేది గతి-ఆధారిత బైండింగ్ పద్ధతి, ఇది గతంలో IZUMO1 మరియు JUNO మధ్య పరస్పర చర్యను లెక్కించడానికి ఉపయోగించబడింది.JUNO విశ్లేషణ యొక్క అధిక సాంద్రత కలిగిన ఒక ఎరగా IZUMO1తో బయోటిన్-లేబుల్ సెన్సార్‌ను పొదిగిన తర్వాత, ఒక బలమైన సంకేతం కనుగొనబడింది (Fig. S14a), సెన్సార్ చిట్కాకు జోడించబడిన బయోమెటీరియల్ యొక్క మందంలో బైండింగ్-ప్రేరిత మార్పును సూచిస్తుంది.సారూప్య సంకేతాలు (అంటే, IZUMO1 విశ్లేషణకు వ్యతిరేకంగా ఒక ఎరగా సెన్సార్‌తో JUNO జతచేయబడింది) (Fig. S14b).సెన్సార్-బౌండ్ IZUMO1 లేదా సెన్సార్-బౌండ్ JUNO (Figure S14a,b)కి వ్యతిరేకంగా SPACA6ని విశ్లేషణగా ఉపయోగించినప్పుడు సిగ్నల్ కనుగొనబడలేదు.ఈ సిగ్నల్ లేకపోవడం వలన SPACA6 యొక్క ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ డొమైన్ IZUMO1 లేదా JUNO యొక్క ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులర్ డొమైన్‌తో సంకర్షణ చెందదని సూచిస్తుంది.
BLI పరీక్ష బైట్ ప్రోటీన్‌పై ఉచిత లైసిన్ అవశేషాల బయోటైనిలేషన్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది కాబట్టి, లైసిన్ అవశేషాలు పరస్పర చర్యలో పాల్గొంటే ఈ సవరణ బైండింగ్‌ను నిరోధించవచ్చు.అదనంగా, సెన్సార్‌కు సంబంధించి బైండింగ్ యొక్క విన్యాసాన్ని స్టెరిక్ అడ్డంకులను సృష్టించవచ్చు, కాబట్టి రీకాంబినెంట్ SPACA6, IZUMO1 మరియు JUNO ఎక్టోడొమైన్‌లపై కూడా సంప్రదాయ పుల్-డౌన్ పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి.అయినప్పటికీ, SPACA6 అతని-ట్యాగ్ చేయబడిన IZUMO1 లేదా అతని-ట్యాగ్ చేయబడిన JUNO (Fig. S14c,d)తో అవక్షేపించలేదు, BLI ప్రయోగాలలో గమనించిన దానికి అనుగుణంగా ఎటువంటి పరస్పర చర్య లేదని సూచిస్తుంది.సానుకూల నియంత్రణగా, మేము అతని IZUMO1 (గణాంకాలు S14e మరియు S15) లేబుల్ చేయబడిన JUNO యొక్క పరస్పర చర్యను నిర్ధారించాము.
SPACA6 మరియు IZUMO1 మధ్య నిర్మాణాత్మక సారూప్యత ఉన్నప్పటికీ, SPACA6 JUNOను బంధించడంలో ఆశ్చర్యం లేదు.మానవ IZUMO1 యొక్క ఉపరితలం JUNOతో సంకర్షణ చెందే 20 కంటే ఎక్కువ అవశేషాలను కలిగి ఉంది, వీటిలో ప్రతి మూడు ప్రాంతాల నుండి అవశేషాలు ఉన్నాయి (అయితే వాటిలో ఎక్కువ భాగం కీలు ప్రాంతంలో ఉన్నాయి) (Fig. S14f).ఈ అవశేషాలలో, ఒకటి మాత్రమే SPACA6 (Glu70)లో భద్రపరచబడింది.అనేక అవశేష ప్రత్యామ్నాయాలు వాటి అసలు జీవరసాయన లక్షణాలను నిలుపుకున్నప్పటికీ, IZUMO1లోని ముఖ్యమైన Arg160 అవశేషాలు SPACA6లో ప్రతికూలంగా ఛార్జ్ చేయబడిన Asp148 ద్వారా భర్తీ చేయబడ్డాయి;మునుపటి అధ్యయనాలు IZUMO1లోని Arg160Glu మ్యుటేషన్ JUNO43తో బంధించడాన్ని దాదాపు పూర్తిగా రద్దుచేస్తుందని చూపించాయి.అదనంగా, IZUMO1 మరియు SPACA6 మధ్య డొమైన్ ధోరణిలో వ్యత్యాసం SPACA6 (Fig. S14g) పై సమానమైన ప్రాంతం యొక్క JUNO-బైండింగ్ సైట్ యొక్క ఉపరితల వైశాల్యాన్ని గణనీయంగా పెంచింది.
గామేట్ ఫ్యూజన్ కోసం SPACA6 అవసరం మరియు IZUMO1కి దాని సారూప్యత ఉన్నప్పటికీ, SPACA6 సమానమైన JUNO బైండింగ్ ఫంక్షన్‌ను కలిగి ఉన్నట్లు కనిపించడం లేదు.అందువల్ల, పరిణామాత్మక జీవశాస్త్రం అందించిన ప్రాముఖ్యత యొక్క సాక్ష్యంతో మా నిర్మాణాత్మక డేటాను కలపడానికి మేము ప్రయత్నించాము.SPACA6 హోమోలాగ్‌ల సీక్వెన్స్ అలైన్‌మెంట్ క్షీరదాలకు మించిన సాధారణ నిర్మాణం యొక్క పరిరక్షణను చూపుతుంది.ఉదాహరణకు, సిస్టీన్ అవశేషాలు సుదూర సంబంధిత ఉభయచరాలలో కూడా ఉంటాయి (Fig. 6a).ConSurf సర్వర్‌ని ఉపయోగించి, 66 సీక్వెన్స్‌ల యొక్క బహుళ శ్రేణి అమరిక నిలుపుదల డేటా SPACA6 ఉపరితలానికి మ్యాప్ చేయబడింది.ఈ రకమైన విశ్లేషణ ప్రోటీన్ పరిణామ సమయంలో ఏ అవశేషాలు భద్రపరచబడిందో చూపిస్తుంది మరియు పనితీరులో ఏ ఉపరితల ప్రాంతాలు పాత్ర పోషిస్తాయో సూచించవచ్చు.
CLUSTAL OMEGAని ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన 12 విభిన్న జాతుల నుండి SPACA6 ఎక్టోడొమైన్‌ల సీక్వెన్స్ అలైన్‌మెంట్.ConSurf విశ్లేషణ ప్రకారం, అత్యంత సాంప్రదాయిక స్థానాలు నీలం రంగులో గుర్తించబడ్డాయి.సిస్టీన్ అవశేషాలు ఎరుపు రంగులో హైలైట్ చేయబడ్డాయి.డొమైన్ సరిహద్దులు మరియు ద్వితీయ నిర్మాణ అంశాలు అమరిక ఎగువన చూపబడతాయి, ఇక్కడ బాణాలు β-తంతువులను సూచిస్తాయి మరియు తరంగాలు హెలిక్స్‌ను సూచిస్తాయి.సీక్వెన్స్‌లను కలిగి ఉన్న NCBI యాక్సెస్ ఐడెంటిఫైయర్‌లు: హ్యూమన్ (హోమో సేపియన్స్, NP_001303901), మాండ్రిల్ (మాండ్రిలస్ ల్యూకోఫేయస్, XP_011821277), కాపుచిన్ కోతి (సెబస్ మిమిక్, XP_017359300 caball), le (Orcinus orca3_23 XP_032_034) .), గొర్రెలు (Ovis aries, XP_014955560), ఏనుగు (Loxodonta africana, XP_010585293), కుక్క (Canis lupus familyis, XP_025277208), ఎలుక (Mus musculus, NP_001156301156381), Tasharman6381, 156381 XP_0318), ప్లాటిపస్, 8) , 61_89 మరియు బుల్‌ఫ్రాగ్ (బుఫో బుఫో, XP_040282113).నంబరింగ్ మానవ క్రమం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది.b ఎగువన 4HB మరియు దిగువన Ig-వంటి డొమైన్‌తో SPACA6 నిర్మాణం యొక్క ఉపరితల ప్రాతినిధ్యం, ConSurf సర్వర్ నుండి పరిరక్షణ అంచనాల ఆధారంగా రంగులు.ఉత్తమంగా సంరక్షించబడిన భాగాలు నీలం రంగులో ఉంటాయి, మధ్యస్తంగా సంరక్షించబడిన భాగాలు తెలుపు రంగులో ఉంటాయి మరియు తక్కువ సంరక్షించబడినవి పసుపు రంగులో ఉంటాయి.ఊదా సిస్టీన్.1, 2 మరియు 3 ప్యాచ్‌లు లేబుల్ చేయబడిన ఇన్‌సెట్‌లో అధిక స్థాయి రక్షణను ప్రదర్శించే మూడు ఉపరితల పాచెస్ చూపబడ్డాయి. ఎగువ కుడి వైపున ఉన్న ఇన్‌సెట్‌లో 4HB కార్టూన్ చూపబడింది (అదే రంగు పథకం).
SPACA6 నిర్మాణం మూడు అత్యంత సంరక్షించబడిన ఉపరితల ప్రాంతాలను కలిగి ఉంది (Fig. 6b).ప్యాచ్ 1 4HB మరియు కీలు ప్రాంతాన్ని విస్తరించింది మరియు రెండు సంరక్షించబడిన CXXC డైసల్ఫైడ్ వంతెనలను కలిగి ఉంది, ఒక Arg233-Glu132-Arg135-Ser144 కీలు నెట్‌వర్క్ (Fig. S7), మరియు మూడు సంరక్షించబడిన బాహ్య సుగంధ అవశేషాలు (Phe31, Tyr373, Phe1373)).Ig-వంటి డొమైన్ యొక్క విస్తృత అంచు (Fig. S6e), ఇది స్పెర్మ్ ఉపరితలంపై అనేక ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన అవశేషాలను సూచిస్తుంది.ఆసక్తికరంగా, ఈ ప్యాచ్ యాంటీబాడీ ఎపిటోప్‌ను కలిగి ఉంది, ఇది SPACA6 30 ఫంక్షన్‌లో అంతరాయం కలిగిస్తుందని గతంలో చూపబడింది.ప్రాంతం 3 Ig-వంటి డొమైన్ యొక్క కీలు మరియు ఒక వైపు విస్తరించి ఉంది;ఈ ప్రాంతంలో సంరక్షించబడిన ప్రోలైన్‌లు (Pro126, Pro127, Pro150, Pro154) మరియు బాహ్యంగా ఉండే ధ్రువ/చార్జ్డ్ అవశేషాలు ఉన్నాయి.ఆశ్చర్యకరంగా, 4HB యొక్క ఉపరితలంపై ఉన్న చాలా అవశేషాలు చాలా వేరియబుల్ (Fig. 6b), అయితే మడత SPACA6 హోమోలాగ్ (హైడ్రోఫోబిక్ బండిల్ కోర్ యొక్క సంప్రదాయవాదం ద్వారా సూచించబడినది) మరియు IST సూపర్ ఫామిలీకి మించి భద్రపరచబడింది.
SPACA6లో అతి తక్కువ గుర్తించదగిన ద్వితీయ నిర్మాణ అంశాలతో ఇది అతి చిన్న ప్రాంతం అయినప్పటికీ, అనేక కీలు ప్రాంత అవశేషాలు (ప్రాంతం 3తో సహా) SPACA6 హోమోలాగ్‌లలో బాగా సంరక్షించబడ్డాయి, ఇది హెలికల్ బండిల్ మరియు β- శాండ్‌విచ్ యొక్క విన్యాసాన్ని ఒక పాత్ర పోషిస్తుందని సూచిస్తుంది.సంప్రదాయవాదిగా.అయినప్పటికీ, SPACA6 మరియు IZUMO1 యొక్క కీలు ప్రాంతంలో విస్తృతమైన హైడ్రోజన్ బంధం మరియు ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ నెట్‌వర్క్‌లు ఉన్నప్పటికీ, IZUMO137,43,44 యొక్క బహుళ అనుమతించబడిన నిర్మాణాల అమరికలో అంతర్గత వశ్యత యొక్క సాక్ష్యం చూడవచ్చు.వ్యక్తిగత డొమైన్‌ల అమరిక బాగా అతివ్యాప్తి చెందింది, అయితే ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా డొమైన్‌ల ధోరణి కేంద్ర అక్షం నుండి 50° నుండి 70° వరకు మారుతూ ఉంటుంది (Fig. S16).ద్రావణంలో SPACA6 యొక్క కన్ఫర్మేషనల్ డైనమిక్స్‌ను అర్థం చేసుకోవడానికి, SAXS ప్రయోగాలు జరిగాయి (Fig. S17a,b).SPACA6 ఎక్టోడొమైన్ యొక్క ప్రారంభ పునర్నిర్మాణం ఒక రాడ్ క్రిస్టల్ స్ట్రక్చర్ (Fig. S18)కి అనుగుణంగా ఉంది, అయినప్పటికీ Kratky ప్లాట్లు కొంత వశ్యతను చూపించాయి (Fig. S17b).ఈ ఆకృతి IZUMO1తో విభేదిస్తుంది, దీనిలో అన్‌బౌండ్ ప్రోటీన్ లాటిస్‌లో మరియు ద్రావణంలో బూమరాంగ్ ఆకారాన్ని పొందుతుంది43.
అనువైన ప్రాంతాన్ని ప్రత్యేకంగా గుర్తించడానికి, హైడ్రోజన్-డ్యూటెరియం ఎక్స్ఛేంజ్ మాస్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (H-DXMS) SPACA6లో నిర్వహించబడింది మరియు గతంలో IZUMO143 (Fig. 7a,b)లో పొందిన డేటాతో పోల్చబడింది.SPACA6 స్పష్టంగా IZUMO1 కంటే ఎక్కువ అనువైనది, 100,000 సెకన్ల మార్పిడి తర్వాత నిర్మాణం అంతటా అధిక డ్యూటెరియం మార్పిడి ద్వారా రుజువు చేయబడింది.రెండు నిర్మాణాలలో, కీలు ప్రాంతం యొక్క C-టెర్మినల్ భాగం అధిక స్థాయి మార్పిడిని చూపుతుంది, ఇది బహుశా ఒకదానికొకటి సాపేక్షంగా 4HB మరియు Ig-వంటి డొమైన్‌ల పరిమిత భ్రమణాన్ని అనుమతిస్తుంది.ఆసక్తికరంగా, SPACA6 కీలు యొక్క C-టెర్మినల్ భాగం, 147CDLPLDCP154 అవశేషాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇది అత్యంత సంరక్షించబడిన ప్రాంతం 3 (Fig. 6b), ఇంటర్‌డొమైన్ ఫ్లెక్సిబిలిటీ అనేది SPACA6 యొక్క పరిణామాత్మకంగా సంరక్షించబడిన లక్షణం అని సూచిస్తుంది.వశ్యత విశ్లేషణ ప్రకారం, CD థర్మల్ మెల్ట్ డేటా SPACA6 (Tm = 51.2 ° C) IZUMO1 (Tm = 62.9 ° C) (Fig. S1e మరియు S19) కంటే తక్కువ స్థిరంగా ఉందని చూపించింది.
SPACA6 మరియు b IZUMO1 యొక్క H-DXMS చిత్రాలు.డ్యూటెరియం మార్పిడి శాతం సూచించిన సమయ బిందువులలో నిర్ణయించబడింది.హైడ్రోజన్-డ్యూటెరియం మార్పిడి స్థాయిలు నీలం (10%) నుండి ఎరుపు (90%) వరకు గ్రేడియంట్ స్కేల్‌లో రంగు ద్వారా సూచించబడతాయి.బ్లాక్ బాక్స్‌లు అధిక మార్పిడి ప్రాంతాలను సూచిస్తాయి.క్రిస్టల్ నిర్మాణంలో గమనించిన 4HB, కీలు మరియు Ig-వంటి డొమైన్ యొక్క సరిహద్దులు ప్రాథమిక శ్రేణికి పైన చూపబడ్డాయి.10 సె, 1000 సె మరియు 100,000 సెకన్ల వద్ద డ్యూటెరియం మార్పిడి స్థాయిలు SPACA6 మరియు IZUMO1 యొక్క పారదర్శక పరమాణు ఉపరితలాలపై సూపర్‌మోస్ చేయబడిన స్ట్రిప్ చార్ట్‌లో రూపొందించబడ్డాయి.50% కంటే తక్కువ డ్యూటెరియం మార్పిడి స్థాయి ఉన్న నిర్మాణాల భాగాలు తెలుపు రంగులో ఉంటాయి.50% H-DXMS మార్పిడి కంటే ఎక్కువ ఉన్న ప్రాంతాలు గ్రేడియంట్ స్కేల్‌లో రంగులు వేయబడతాయి.
CRISPR/Cas9 మరియు మౌస్ జన్యు నాకౌట్ జన్యు వ్యూహాల ఉపయోగం స్పెర్మ్ మరియు గుడ్డు బైండింగ్ మరియు ఫ్యూజన్ కోసం ముఖ్యమైన అనేక అంశాలను గుర్తించడానికి దారితీసింది.IZUMO1-JUNO మరియు CD9 నిర్మాణం యొక్క బాగా-వర్ణించబడిన పరస్పర చర్య కాకుండా, గామేట్ ఫ్యూజన్‌తో అనుబంధించబడిన చాలా ప్రోటీన్‌లు నిర్మాణాత్మకంగా మరియు క్రియాత్మకంగా సమస్యాత్మకంగా ఉంటాయి.SPACA6 యొక్క బయోఫిజికల్ మరియు స్ట్రక్చరల్ క్యారెక్టరైజేషన్ అనేది ఫలదీకరణ సమయంలో సంశ్లేషణ/ఫ్యూజన్ మాలిక్యులర్ పజిల్ యొక్క మరొక భాగం.
SPACA6 మరియు IST సూపర్ ఫామిలీలోని ఇతర సభ్యులు క్షీరదాలతో పాటు వ్యక్తిగత పక్షులు, సరీసృపాలు మరియు ఉభయచరాలలో అత్యంత సంరక్షించబడినట్లు కనిపిస్తారు;వాస్తవానికి, జీబ్రాఫిష్ 59లో ఫలదీకరణం కోసం SPACA6 కూడా అవసరమని భావిస్తున్నారు. ఈ పంపిణీ DCST134, DCST234, FIMP31 మరియు SOF132 వంటి ఇతర తెలిసిన గేమేట్ ఫ్యూజన్-అనుబంధ ప్రోటీన్‌ల మాదిరిగానే ఉంటుంది, ఈ కారకాలు HAP2-లోపం (కూడా GCS1 అని పిలుస్తారు) ప్రొటీన్లు చాలా మంది ప్రొటిస్టుల ఉత్ప్రేరక చర్యకు కారణమవుతాయి., మొక్కలు మరియు ఆర్థ్రోపోడ్స్.ఫలదీకరణ ఫ్యూజన్ ప్రోటీన్లు 60, 61. SPACA6 మరియు IZUMO1 మధ్య బలమైన నిర్మాణ సారూప్యత ఉన్నప్పటికీ, ఈ ప్రోటీన్‌లలో దేనినైనా ఎన్‌కోడింగ్ చేసే జన్యువుల నాకౌట్ మగ ఎలుకలలో వంధ్యత్వానికి దారితీసింది, ఇది గేమేట్ ఫ్యూజన్‌లో వాటి విధులు నకిలీ చేయబడలేదని సూచిస్తుంది..మరింత విస్తృతంగా చెప్పాలంటే, ఫ్యూజన్ యొక్క సంశ్లేషణ దశకు అవసరమైన తెలిసిన స్పెర్మ్ ప్రోటీన్‌లు ఏవీ అనవసరంగా లేవు.
SPACA6 (మరియు IST సూపర్ ఫామిలీలోని ఇతర సభ్యులు) ఇంటర్‌గేమెటిక్ జంక్షన్‌లలో పాల్గొంటారా, ముఖ్యమైన ప్రోటీన్‌లను ఫ్యూజన్ పాయింట్‌లకు రిక్రూట్ చేయడానికి ఇంట్రాగేమెటిక్ నెట్‌వర్క్‌లను ఏర్పరుస్తారా లేదా బహుశా అంతుచిక్కని ఫ్యూసోజెన్‌లుగా కూడా పనిచేస్తారా అనేది బహిరంగ ప్రశ్నగా మిగిలిపోయింది.HEK293T కణాలలో కో-ఇమ్యునోప్రెసిపిటేషన్ అధ్యయనాలు పూర్తి పొడవు IZUMO1 మరియు SPACA632 మధ్య పరస్పర చర్యను వెల్లడించాయి.అయినప్పటికీ, మా రీకాంబినెంట్ ఎక్టోడొమైన్‌లు విట్రోలో సంకర్షణ చెందలేదు, నోడా మరియు ఇతరులలో కనిపించే పరస్పర చర్యలను సూచిస్తున్నాయి.నిర్మాణంలో రెండూ తొలగించబడ్డాయి (IZUMO1 యొక్క సైటోప్లాస్మిక్ తోకను గమనించండి, ఇది ఫలదీకరణానికి అనవసరమని చూపబడింది62).ప్రత్యామ్నాయంగా, IZUMO1 మరియు/లేదా SPACA6కి మనం విట్రోలో పునరుత్పత్తి చేయని నిర్దిష్ట బైండింగ్ వాతావరణాలు అవసరం కావచ్చు, అవి శారీరకంగా నిర్దిష్ట ఆకృతీకరణలు లేదా ఇతర ప్రోటీన్‌లను కలిగి ఉన్న పరమాణు సముదాయాలు (తెలిసిన లేదా ఇంకా కనుగొనబడలేదు).IZUMO1 ఎక్టోడొమైన్ పెరివిటెలైన్ స్పేస్‌లో గుడ్డుతో స్పెర్మాటోజోవా యొక్క అటాచ్‌మెంట్‌ను మధ్యవర్తిత్వం చేస్తుందని నమ్ముతున్నప్పటికీ, SPACA6 ఎక్టోడొమైన్ యొక్క ఉద్దేశ్యం అస్పష్టంగా ఉంది.
SPACA6 యొక్క నిర్మాణం ప్రోటీన్-ప్రోటీన్ పరస్పర చర్యలలో పాల్గొనే అనేక సంరక్షించబడిన ఉపరితలాలను వెల్లడిస్తుంది.CXXC మూలాంశం (పైన నియమించబడిన ప్యాచ్ 1)కి ఆనుకుని ఉన్న కీలు ప్రాంతం యొక్క సంరక్షించబడిన భాగం అనేక బాహ్య-ముఖ సుగంధ అవశేషాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి తరచుగా హైడ్రోఫోబిక్ మరియు జీవఅణువుల మధ్య π-స్టాకింగ్ పరస్పర చర్యలతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి.Ig-వంటి డొమైన్ (ప్రాంతం 2) యొక్క విస్తృత భుజాలు అత్యంత సంరక్షించబడిన ఆర్గ్ మరియు అతని అవశేషాలతో ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన గాడిని ఏర్పరుస్తాయి మరియు ఈ ప్రాంతానికి వ్యతిరేకంగా ప్రతిరోధకాలు గతంలో గామేట్ ఫ్యూజన్ 30ని నిరోధించడానికి ఉపయోగించబడ్డాయి.యాంటీబాడీ లీనియర్ ఎపిటోప్ 212RIRPAQLTHRGTFS225ను గుర్తిస్తుంది, ఇది ఆరు అర్జినైన్ అవశేషాలలో మూడు మరియు అత్యంత సంరక్షించబడిన His220ని కలిగి ఉంది.ఈ నిర్దిష్ట అవశేషాలు లేదా మొత్తం ప్రాంతాన్ని నిరోధించడం వల్ల పనిచేయకపోవడం అనేది స్పష్టంగా లేదు.β- శాండ్‌విచ్ యొక్క సి-టెర్మినస్ సమీపంలో ఈ గ్యాప్ యొక్క స్థానం పొరుగున ఉన్న స్పెర్మ్ ప్రోటీన్‌లతో సిస్-ఇంటరాక్షన్‌లను సూచిస్తుంది, కానీ ఓసైట్ ప్రోటీన్‌లతో కాదు.ఇంకా, కీలు లోపల అత్యంత అనువైన ప్రోలిన్-రిచ్ టాంగిల్ (సైట్ 3) నిలుపుదల అనేది ప్రోటీన్-ప్రోటీన్ ఇంటరాక్షన్ యొక్క సైట్ కావచ్చు లేదా, ఎక్కువగా, రెండు డొమైన్‌ల మధ్య వశ్యతను నిలుపుకోవడాన్ని సూచిస్తుంది.SPACA6 యొక్క తెలియని పాత్రకు లింగం ముఖ్యమైనది.గామేట్స్ కలయిక.
SPACA6 Ig-వంటి β-శాండ్‌విచ్‌లతో సహా ఇంటర్ సెల్యులార్ అడెషన్ ప్రోటీన్‌ల లక్షణాలను కలిగి ఉంది.అనేక అంటుకునే ప్రోటీన్‌లు (ఉదా., క్యాథరిన్‌లు, ఇంటిగ్రేన్‌లు, అడెసిన్‌లు మరియు IZUMO1) ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ β-శాండ్‌విచ్ డొమైన్‌లను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి కణ త్వచం నుండి ప్రోటీన్‌లను వాటి పర్యావరణ లక్ష్యాలకు విస్తరించాయి63,64,65.SPACA6 యొక్క Ig-వంటి డొమైన్ కూడా సాధారణంగా సంశ్లేషణ మరియు సంశ్లేషణ యొక్క β-శాండ్‌విచ్‌లలో కనిపించే మూలాంశాన్ని కలిగి ఉంది: β-శాండ్‌విచ్‌ల చివర్లలో సమాంతర తంతువుల డబుల్స్, మెకానికల్ క్లాంప్స్66 అని పిలుస్తారు.ఈ మూలాంశం కోత శక్తులకు నిరోధకతను పెంచుతుందని నమ్ముతారు, ఇది ఇంటర్ సెల్యులార్ ఇంటరాక్షన్‌లలో పాల్గొన్న ప్రోటీన్‌లకు విలువైనది.అయినప్పటికీ, అడెసిన్‌లకు ఈ సారూప్యత ఉన్నప్పటికీ, SPACA6 గుడ్డులోని తెల్లసొనతో సంకర్షణ చెందుతుందని ప్రస్తుతం ఎటువంటి ఆధారాలు లేవు.SPACA6 ఎక్టోడొమైన్ JUNOతో బంధించలేకపోయింది మరియు ఇక్కడ చూపిన విధంగా SPACA6-వ్యక్తీకరించే HEK293T కణాలు జోనా 32 లేని ఓసైట్‌లతో సంకర్షణ చెందవు.SPACA6 ఇంటర్‌గేమెటిక్ బంధాలను ఏర్పరచినట్లయితే, ఈ పరస్పర చర్యలకు అనువాద అనంతర మార్పులు అవసరం కావచ్చు లేదా ఇతర స్పెర్మ్ ప్రోటీన్‌ల ద్వారా స్థిరీకరించబడతాయి.తరువాతి పరికల్పనకు మద్దతుగా, IZUMO1-లోపం ఉన్న స్పెర్మాటోజోవా ఓసైట్‌లతో బంధిస్తుంది, IZUMO1 కాకుండా ఇతర అణువులు గేమేట్ సంశ్లేషణ దశ 27లో పాల్గొంటాయని నిరూపిస్తుంది.
అనేక వైరల్, సెల్యులార్ మరియు డెవలప్‌మెంటల్ ఫ్యూజన్ ప్రొటీన్‌లు వాటి పనితీరును ఫ్యూసోజెన్‌లుగా అంచనా వేసే లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి.ఉదాహరణకు, వైరల్ ఫ్యూజన్ గ్లైకోప్రొటీన్లు (తరగతులు I, II మరియు III) హోస్ట్ పొరలోకి చొప్పించబడిన ప్రోటీన్ చివర హైడ్రోఫోబిక్ ఫ్యూజన్ పెప్టైడ్ లేదా లూప్‌ను కలిగి ఉంటాయి.IZUMO143 యొక్క హైడ్రోఫిలిసిటీ మ్యాప్ మరియు IST సూపర్ ఫ్యామిలీ యొక్క నిర్మాణం (నిర్ణయించబడింది మరియు అంచనా వేయబడింది) స్పష్టమైన హైడ్రోఫోబిక్ ఫ్యూజన్ పెప్టైడ్‌ను చూపించలేదు.కాబట్టి, IST సూపర్‌ఫ్యామిలీలోని ఏదైనా ప్రొటీన్‌లు ఫ్యూసోజెన్‌లుగా పనిచేస్తే, అవి ఇతర తెలిసిన ఉదాహరణలకు భిన్నంగా ఉంటాయి.
ముగింపులో, గామేట్ ఫ్యూజన్‌తో అనుబంధించబడిన ప్రోటీన్‌ల యొక్క IST సూపర్ ఫామిలీ సభ్యుల విధులు ఒక రహస్య రహస్యంగా మిగిలిపోయాయి.మా వర్గీకరించబడిన SPACA6 రీకాంబినెంట్ మాలిక్యూల్ మరియు దాని పరిష్కరించబడిన నిర్మాణం ఈ భాగస్వామ్య నిర్మాణాల మధ్య సంబంధాలు మరియు గామేట్ అటాచ్‌మెంట్ మరియు ఫ్యూజన్‌లో వాటి పాత్రపై అంతర్దృష్టిని అందిస్తుంది.
ఊహించిన మానవ SPACA6 ఎక్టోడొమైన్‌కు సంబంధించిన DNA క్రమం (NCBI ప్రవేశ సంఖ్య NP_001303901.1; అవశేషాలు 27–246) డ్రోసోఫిలా మెలనోగాస్టర్ S2 కణాలలో వ్యక్తీకరణ కోసం కోడాన్-ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది మరియు కోడాన్-ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది మరియు జీన్‌ ఫ్రాగ్‌మెంట్ ఆఫ్ సీక్వెన్స్‌తో సంశ్లేషణ చేయబడింది (Encoding)., BiP స్రావం సిగ్నల్ మరియు సంబంధిత 5′ మరియు 3′ ఈ జన్యువు యొక్క బంధన-స్వతంత్ర క్లోనింగ్ కోసం ఒక pMT ఎక్స్‌ప్రెషన్ వెక్టర్‌లో మెటాలోథియోనిన్ ప్రమోటర్ ఆధారంగా ప్యూరోమైసిన్ (pMT-పురో)తో ఎంపిక కోసం సవరించబడింది.pMT-puro వెక్టర్ 10x-హిస్ C-టెర్మినల్ ట్యాగ్ (Figure S2) తర్వాత త్రాంబిన్ క్లీవేజ్ సైట్‌ను ఎన్కోడ్ చేస్తుంది.
SPACA6 pMT-పురో వెక్టార్‌ని D. మెలనోగాస్టర్ S2 (గిబ్కో) కణాలలోకి స్థిరంగా బదిలీ చేయడం IZUMO1 మరియు JUNO43 కోసం ఉపయోగించిన ప్రోటోకాల్ మాదిరిగానే నిర్వహించబడింది.S2 కణాలు కరిగించి, ష్నైడర్ మాధ్యమం (గిబ్కో)లో 10% (v/v) హీట్-ఇనాక్టివేటెడ్ పిండం దూడ సీరం (గిబ్కో) మరియు 1X ​​యాంటీమైకోటిక్ యాంటీబయాటిక్ (గిబ్కో) యొక్క తుది సాంద్రతతో అనుబంధంగా పెంచబడ్డాయి.ప్రారంభ మార్గ కణాలు (3.0 x 106 కణాలు) 6-బావి పలకల (కార్నింగ్) యొక్క వ్యక్తిగత బావులలో పూత పూయబడ్డాయి.27°C వద్ద 24 గంటల పొదిగే తర్వాత, తయారీదారుల ప్రోటోకాల్ ప్రకారం కణాలు 2 mg SPACA6 pMT-పురో వెక్టర్ మరియు ఎఫెక్టెన్ ట్రాన్స్‌ఫెక్షన్ రియాజెంట్ (కియాగెన్) మిశ్రమంతో బదిలీ చేయబడ్డాయి.బదిలీ చేయబడిన కణాలు 72 గంటలు పొదిగేవి మరియు తరువాత 6 mg / ml ప్యూరోమైసిన్‌తో పండించబడ్డాయి.కణాలు పూర్తి ష్నైడర్ మాధ్యమం నుండి వేరుచేయబడ్డాయి మరియు పెద్ద ఎత్తున ప్రోటీన్ ఉత్పత్తి కోసం సీరం లేని క్రిమి-XPRESS మాధ్యమం (లోన్జా)లో ఉంచబడ్డాయి.1 L బ్యాచ్ S2 సెల్ కల్చర్‌ను 2 L వెంటిలేటెడ్ ఫ్లాట్-బాటమ్ పాలీప్రొఫైలిన్ ఎర్లెన్‌మేయర్ ఫ్లాస్క్‌లో 8-10 × 106 ml-1 సెల్‌లకు పెంచారు మరియు ఆ తర్వాత 500 µM CuSO4 (మిల్లిపోర్ సిగ్మా) మరియు స్టెరిలైడ్ తుది సాంద్రతతో క్రిమిరహితం చేయబడింది.ప్రేరిత.ప్రేరేపిత సంస్కృతులు 27° C. వద్ద 120 rpm వద్ద నాలుగు రోజుల పాటు పొదిగేవి.
SPACA6ని కలిగి ఉన్న కండిషన్డ్ మీడియం 4°C వద్ద 5660×g వద్ద సెంట్రిఫ్యూగేషన్ ద్వారా వేరుచేయబడింది, తర్వాత 10 kDa MWCO మెమ్బ్రేన్‌తో సెంట్రామేట్ టాంజెన్షియల్ ఫ్లో ఫిల్ట్రేషన్ సిస్టమ్ (పాల్ కార్ప్).2 ml Ni-NTA అగరోజ్ రెసిన్ (కియాగెన్) కాలమ్‌కు SPACA6 కలిగి ఉన్న సాంద్రీకృత మాధ్యమాన్ని వర్తించండి.Ni-NTA రెసిన్ బఫర్ A యొక్క 10 కాలమ్ వాల్యూమ్‌లతో (CV) కడిగివేయబడింది మరియు 50 mM యొక్క తుది ఇమిడాజోల్ సాంద్రతను అందించడానికి బఫర్ A యొక్క 1 CV జోడించబడింది.SPACA6 500 mM తుది సాంద్రతకు ఇమిడాజోల్‌తో అనుబంధంగా ఉన్న 10 ml బఫర్ Aతో తొలగించబడింది.పరిమితి తరగతి త్రాంబిన్ (మిల్లిపోర్ సిగ్మా) నేరుగా డయాలసిస్ గొట్టాలకు (MWCO 12-14 kDa) ఒక mg SPACA6 వర్సెస్ 1 L 10 mM Tris-HCl, pH 7.5 మరియు డయాలసిస్ కోసం 150 mM NaCl (బఫర్ B) చొప్పున జోడించబడింది.48 గంటల పాటు 4°C వద్ద.త్రాంబిన్-క్లీవ్డ్ SPACA6 ఉప్పు సాంద్రతను తగ్గించడానికి మూడు రెట్లు కరిగించబడుతుంది మరియు 10 mM Tris-HCl, pH 7.5తో సమం చేయబడిన 1 ml MonoS 5/50 GL కేషన్ ఎక్స్ఛేంజ్ కాలమ్ (Cytiva/GE)లో లోడ్ చేయబడింది.కేషన్ ఎక్స్ఛేంజర్ 10 mM Tris-HCl, pH 7.5 యొక్క 3 CVతో కడిగివేయబడింది, ఆపై SPACA6 10 mM Tris-HClలో 0 నుండి 500 mM NaCl, 25 CVకి pH 7.5లో లీనియర్ గ్రేడియంట్‌తో తొలగించబడింది.అయాన్ ఎక్స్ఛేంజ్ క్రోమాటోగ్రఫీ తర్వాత, SPACA6 1 ml కు కేంద్రీకరించబడింది మరియు ENrich SEC650 10 x 300 నిలువు వరుస (BioRad) నుండి సమస్థితికి మార్చబడింది B. క్రోమాటోగ్రామ్ ప్రకారం, క్రోమాటోగ్రామ్, పూల్ మరియు కాన్సంట్రేట్ భిన్నాలు SPACA6 కలిగి ఉంటుంది.16% SDS-పాలియాక్రిలమైడ్ జెల్‌పై కూమాస్సీ-స్టెయిన్డ్ ఎలెక్ట్రోఫోరేసిస్ ద్వారా స్వచ్ఛత నియంత్రించబడుతుంది.బీర్-లాంబెర్ట్ చట్టం మరియు సైద్ధాంతిక మోలార్ ఎక్స్‌టింక్షన్ కోఎఫీషియంట్ ఉపయోగించి 280 nm వద్ద శోషణ ద్వారా ప్రోటీన్ ఏకాగ్రత లెక్కించబడుతుంది.
శుద్ధి చేయబడిన SPACA6 10 mM సోడియం ఫాస్ఫేట్, pH 7.4 మరియు 150 mM NaFకు వ్యతిరేకంగా రాత్రిపూట డయలైజ్ చేయబడింది మరియు CD స్పెక్ట్రోస్కోపీ ద్వారా విశ్లేషణకు ముందు 0.16 mg/mLకి కరిగించబడుతుంది.185 నుండి 260 nm తరంగదైర్ఘ్యం కలిగిన CDల స్పెక్ట్రల్ స్కానింగ్‌ను Jasco J-1500 స్పెక్ట్రోపోలారిమీటర్‌లో 1 mm ఆప్టికల్ పాత్ పొడవు (హెల్మా)తో 25 °C వద్ద 50 nm/min చొప్పున క్వార్ట్జ్ క్యూవెట్‌లను ఉపయోగించి సేకరించబడింది.CD స్పెక్ట్రా బేస్‌లైన్ సరిదిద్దబడింది, సగటున 10 సముపార్జనలు మరియు సెం2/dmol డిగ్రీలలో అవశేష ఎలిప్టిసిటీ (θMRE)గా మార్చబడింది:
ఇక్కడ MW అనేది డాలోని ప్రతి నమూనా యొక్క పరమాణు బరువు;N అనేది అమైనో ఆమ్లాల సంఖ్య;θ అనేది మిల్లీడిగ్రీలలో ఎలిప్టిసిటీ;d సెం.మీలో ఆప్టికల్ మార్గం యొక్క పొడవుకు అనుగుణంగా ఉంటుంది;యూనిట్లలో ప్రోటీన్ ఏకాగ్రత.