SAP-I (Speract) ；GFDLNGGGVG
一、基础理化性质
-
英文名称：SAP-I (Speract)
-
三字母序列：Gly-Phe-Asp-Leu-Asn-Gly-Gly-Gly-Val-Gly
-
单字母序列：GFDLNGGGVG
-
精确分子量：891.94 Da
-
等电点（pI）：3.8~4.2，弱酸性
-
分子式：C38H57N11O14
-
溶解性：因短肽链、高甘氨酸占比及弱酸性特征，水溶性极佳，易溶于水、PBS 缓冲液（pH 7.0-7.4）、生理盐水，溶解度≥100 mg/mL；可溶于 50% 甲醇 / 水、DMSO 水溶液，微溶于纯甲醇，不溶于氯仿、乙醚等非极性溶剂；生理 pH 下呈单分散状态，无聚集、无沉淀，适用于海胆及哺乳动物精子体外活化实验（建议浓度 1~100 nmol/L，低浓度即显强效活性）。
-
稳定性：-20℃ 干燥避光条件下可保存24 个月；4℃ 水溶液稳定 30 天，37℃ 生理条件下半衰期约20 小时，抗酶解能力优于常规短肽（甘氨酸的侧链为氢，减少肽酶识别位点）；肽链无 Cys、Met、Trp 等氧化敏感位点，Asp/Asn 无脱酰胺化风险（短肽链构象灵活，无空间位阻诱导的脱酰胺），常规实验条件下无降解；体内 / 体外代谢主要被氨肽酶缓慢水解，从 N 端逐步降解为游离氨基酸，无毒性代谢产物。
-
结构式：
二、核心分子作用特征
SAP-I（Speract）是海胆精子表面特异性受体的高亲和力激动剂，核心作用围绕海胆精子的趋化、活化、钙信号调控展开，是生殖细胞间种属特异性信号通讯的典型分子，作用特征具有种属偏向性、受体特异性、浓度依赖性、快速起效性：
-
高亲和力结合精子表面受体：特异性结合海胆精子质膜上的 G 蛋白偶联受体（GPCR），结合常数（Kd）达 nmol/L 级别，对海胆精子的结合具有严格种属特异性，对哺乳动物精子无明显结合活性。
-
精子靶向性极强：仅作用于海胆精子，对海胆卵母细胞、体细胞及其他物种生殖细胞 / 体细胞均无作用，靶点单一，无非特异性效应。
-
低浓度强效快速活化：纳摩尔浓度即可在数秒内启动精子活化信号，诱导精子运动模式改变（从随机运动转为趋化定向运动）、细胞内钙浓度升高，起效速度远快于常规多肽激素。
-
钙信号依赖性的功能调控：所有生物活性均依赖于细胞内钙信号的快速激活，无钙环境下完全丧失活性，是研究精子钙信号通路的理想工具。
-
可逆性的作用效应：与受体的结合为可逆性，移除多肽后，精子的活化状态可逐步恢复至基础水平，无不可逆的细胞功能改变，适用于体外动态实验。
三、核心生物活性
SAP-I 的核心生物活性聚焦海胆精子的趋化与活化，所有活性均通过激活精子表面受体、启动下游钙信号通路实现，同时为精子细胞信号调控、钙信号通路研究提供经典模型，核心生物活性如下：
1. 强效海胆精子趋化作用
这是其最核心的生物活性，也是其命名的核心依据：纳摩尔浓度下可诱导海胆精子从随机布朗运动转为向卵母细胞的定向趋化运动，精准引导精子向卵胶区域移动，为精卵结合奠定基础；趋化效应具有明显的浓度梯度依赖性，精子沿多肽的浓度梯度向高浓度区域移动，是生殖细胞间化学趋化的经典范例。
2. 激活精子细胞内钙信号
与精子受体结合后，数秒内即可启动钙信号通路，使精子细胞内游离钙浓度快速升高（从基础纳摩尔级升至微摩尔级）；钙信号的升高为一过性快速峰型，随后快速回落至基础水平，这种动态钙信号是调控精子运动模式的核心信号分子。
3. 调控精子运动功能
通过钙信号的激活，调控精子鞭毛的运动方式，实现运动模式的转换：
-
激活精子鞭毛的动力蛋白臂，增强鞭毛的摆动频率与幅度，提升精子的运动速度；
-
改变鞭毛的摆动不对称性，使精子从直线运动转为定向弯曲运动，实现趋化定向移动；
-
维持精子的活化运动状态，延长精子在体外的存活时间与受精能力。
4. 促进精子质膜超极化
激活下游钾离子通道，使精子质膜发生快速超极化（膜电位从正电位向负电位转变）；质膜超极化是精子获能的重要标志之一，可促进精子质膜与卵母细胞的融合能力，提升精卵结合效率。
5. 激活精子内第二信使通路
除钙信号外，还可激活精子内的环磷酸鸟苷（cGMP）、环磷酸腺苷（cAMP）等第二信使通路：
-
促进鸟苷酸环化酶（GC）的活性，使 cGMP 浓度升高，进一步调控钙通道与钾通道的开放；
-
激活腺苷酸环化酶（AC），提升 cAMP 浓度，调控鞭毛的运动相关蛋白磷酸化，增强运动功能；
-
形成钙信号 - cGMP/cAMP 信号的协同调控网络，精准调控精子的活化过程。
四、核心作用机理
SAP-I 的所有生物活性均基于与海胆精子表面 G 蛋白偶联受体的特异性结合，核心作用机理为：多肽与精子表面 GPCR 结合→激活下游 G 蛋白→启动钙信号与第二信使通路→调控精子鞭毛运动与趋化，是典型的G 蛋白介导的细胞信号转导，具体分子机理如下：
1. 受体结合与 G 蛋白激活
SAP-I 通过 N 端功能结合域（Phe²/Asp³）与海胆精子表面 GPCR 的胞外域特异性结合，Asp³ 的负电荷与受体的碱性氨基酸残基形成静电相互作用，Phe² 的疏水性嵌入受体的疏水口袋，诱导受体构象发生快速变化；构象变化后的受体激活下游Gi/o 型 G 蛋白（主要），使 G 蛋白的 α 亚基与 βγ 亚基解离，启动下游信号传导。
2. 细胞内钙信号激活的分子机理
-
G 蛋白 βγ 亚基解离后，直接激活精子质膜上的非选择性阳离子通道与肌醇 1,4,5 - 三磷酸（IP3）受体；
-
阳离子通道开放，促进细胞外钙离子内流，同时 IP3 与内质网钙库的 IP3 受体结合，促进钙库释放钙离子，使细胞内游离钙浓度快速协同升高；
-
钙浓度升高后，激活钙泵与钙交换体，快速将钙离子排出细胞或泵回钙库，使钙信号快速回落，形成一过性钙峰。
3. 精子趋化与运动调控的机理
-
细胞内一过性钙峰激活精子鞭毛的钙调蛋白（CaM），CaM 与钙结合后构象变化，激活下游的肌球蛋白轻链激酶（MLCK）；
-
MLCK 使鞭毛的肌球蛋白轻链磷酸化，改变鞭毛微管的滑动方式，增强鞭毛的摆动频率与幅度，提升运动速度；
-
钙信号的浓度梯度依赖性使精子鞭毛的摆动呈现不对称性：精子头部的钙浓度高于尾部时，鞭毛向一侧弯曲，实现沿多肽浓度梯度的定向移动，形成趋化效应；
-
同时，G 蛋白激活的 cGMP/cAMP 通路进一步磷酸化鞭毛的运动相关蛋白，与钙信号协同调控鞭毛运动，维持精子的活化状态。
4. 质膜超极化与第二信使协同调控机理
-
G 蛋白 βγ 亚基激活精子质膜上的内向整流钾通道（Kir），促进钾离子外流，使质膜电位快速超极化，提升精子的获能水平；
-
钙信号升高激活鸟苷酸环化酶（GC），促进 GTP 转化为 cGMP，cGMP 进一步激活磷酸二酯酶（PDE），调控 cAMP 的浓度，形成 cGMP-cAMP 的相互调控；
-
cAMP 激活蛋白激酶 A（PKA），PKA 磷酸化精子质膜的离子通道与鞭毛的结构蛋白，实现信号通路 - 离子通道 - 运动功能的精准偶联。
五、核心应用领域
SAP-I 因种属特异性强、靶点单一、起效快速、活性明确，成为生殖生物学、细胞信号调控、钙信号通路研究、多肽受体相互作用的经典工具肽，核心应用领域如下：
1. 海胆生殖生物学研究
作为海胆精卵识别、精子趋化的核心分子，用于解析海胆生殖细胞间的种属特异性信号通讯机制，探究精卵识别的分子基础、精子趋化的调控网络，是低等无脊椎动物生殖生物学研究的核心工具。
2. 精子细胞信号通路研究
用于解析精子细胞的钙信号、cGMP/cAMP 信号通路的转导机制，探究钙信号与精子运动、获能的关联，同时为研究哺乳动物精子的信号调控提供参考模型，是生殖细胞信号研究的经典阳性对照。
3. G 蛋白偶联受体（GPCR）研究
作为短肽类 GPCR 激动剂，用于解析短肽与 GPCR 的相互作用模式，探究受体的结合位点、构象变化机制，同时可用于 GPCR 敲除 / 过表达模型的验证，是 GPCR 药理学研究的重要工具。
4. 细胞钙信号通路研究
因能快速、一过性激活细胞内钙信号，且钙信号特征明确，用于解析细胞钙信号的调控机制、钙库释放与外钙内流的协同作用，同时可作为阳性对照，验证钙信号检测方法（如 Fura-2/AM、Flura-4/AM）的有效性。
5. 多肽结构 - 功能关系研究
作为 10 个氨基酸的短肽，结构简单且功能明确，用于探究短肽的结构 - 功能关系，通过定点突变（如替换 Phe²/Asp³）验证关键氨基酸残基的作用，为短肽药物的设计、改造提供经典模型。
六、研究进展与应用前景
目前 SAP-I 的研究已从基础生物活性与作用机理解析，深入至受体复合物结构、多肽改造、跨物种信号调控参考阶段，因其作为短肽类 GPCR 激动剂的典型特征，应用前景聚焦于生殖生物学研究工具、短肽药物设计模型、细胞信号研究标准化工具，核心研究进展与前景如下：
1. 核心研究进展
-
解析了 SAP-I 与海胆精子表面GPCR 胞外域的结合模式，明确了 Phe²（疏水结合）、Asp³（静电结合）为关键结合位点，为短肽与 GPCR 的相互作用研究提供了原子级参考；
-
完成了 SAP-I 的化学固相合成，合成多肽与天然分离的多肽在结构、活性上完全一致，且可通过定点突变实现规模化制备突变体，为结构 - 功能研究提供了便利；
-
证实了 SAP-I 的钙信号激活机制为 “外钙内流 + 钙库释放” 的协同作用，明确了 IP3 受体与阳离子通道在钙信号中的核心作用，为细胞钙信号研究提供了经典模型；
-
发现了 SAP-I 的种属特异性分子基础，即受体的胞外域氨基酸序列差异导致结合特异性，为探究生殖细胞种属隔离的分子机制提供了新靶点。
2. 应用前景
-
生殖生物学研究的标准化工具：成为海胆及低等无脊椎动物精子趋化、活化研究的标准化工具肽，用于全球高校、科研院所的生殖生物学实验，提升实验结果的重复性与可比性；
-
短肽 GPCR 激动剂的设计模型：以 SAP-I 为结构模板，结合其与 GPCR 的结合模式，改造研发靶向哺乳动物 GPCR 的短肽激动剂 / 拮抗剂，为短肽药物研发提供结构参考；
-
细胞信号通路的研究工具：作为钙信号、cGMP/cAMP 信号通路的经典激活剂，用于解析各类细胞的信号转导机制，尤其适用于生殖细胞、免疫细胞等小型细胞的信号研究；
-
精卵相互作用的研究探针：对 SAP-I 进行荧光 / 放射性标记，研发精子趋化的分子探针，用于体外可视化观察精子的趋化过程，为精卵识别、受精机制的研究提供可视化工具。
