За първи път изследователите са разкрили структурата на протеин, който позволява на спермата да плува.
Протеинът се намира в клетъчната мембрана на спермата и помага за транспортирането на положително зареден натрий и водород йони в и извън клетката. Това е важна роля за регулиране на рН на клетката, съдържанието на сол и обема, като помага да се поддържа жива и здрава.
„Ние знаем, че този протеин е от съществено значение за подвижността на сперматозоидите и по този начин за мъжката плодовитост, от проучвания, вариращи от морски таралеж до мишка и човек,“ Кристина Паулиноструктурен биолог в Центъра по биохимия на Хайделбергския университет в Германия, каза пред Live Science.
Протеинът обаче функционира по различен начин при различните животни, показват предишни изследвания. Паулино провежда повечето от новите изследвания, докато е в университета в Гронинген в Холандия, като се фокусира върху протеина в морските таралежи. Данните за тези морски същества няма да се превърнат директно в разработване на лекарства за човешка плодовитост или контрол на раждаемостта. Но изследването може да посочи как спермата заимства трикове от други клетки, за да изгради свои собствени уникални протеини.
Проучването е публикувано в сряда (25 октомври) в списанието Природата.
Свързани: Защо сперматозоидите на някои животни са 20 пъти по-дълги от тялото им?
Протеинът, наречен SLC9C1, има странна смесваща структура, документ от 2018 г разкри.
„Той комбинира механични „умения“, невиждани досега“, каза Паулино. Протеинът се състои от сегмент, който усеща напрежението през мембраната на клетката, сегмент, който реагира на малки молекулни посланици, наречени цикличен AMP, и компонент, който извършва действителния йонен обмен. Структурата е малко като a LEGO създаванеПаулино каза: Различните части са известни от други протеини, но не са били виждани в тази комбинация.
Паулино и нейният екип използваха техника, наречена криоелектронна микроскопия, за да изследват протеина. При тази техника пробите се охлаждат до под минус 243,4 градуса по Фаренхайт (минус 153 градуса по Целзий) и лъч от електрони преминава през тях, за да направи изображения с висока разделителна способност на сложните усуквания и завои на протеина.
При морските таралежи протеинът прави вътрешността на сперматозоидите по-алкална, което означава основна или по-малко кисела, чрез размяна на натриеви йони и протони в и извън клетката, установи екипът. Промените в напрежението на клетъчната мембрана задействат този трансфер – метод, невиждан досега в този конкретен тип мембранен транспортен протеин.
„Това е забележително, тъй като транспортерът е приел или отвлякъл друг градивен елемент, който обикновено се намира само в друг клас мембранни транспортери, а именно йонни канали“, каза Паулино.
Изследователите се интересуват от възможната роля на SLC9C1 при мъжкото безплодие, каза Паулино. Фактът, че протеинът е специфичен за сперматозоидите, означава, че може да бъде цел за контрол на раждаемостта при мъжете, тъй като всеки фармацевтичен продукт, който би нарушил протеина, вероятно няма да засегне други клетки в тялото.
Има обаче голям скок между разбирането на основната функция на SLC9C1 при морските таралежи и използването на тази информация за разработване на неуловима цел на фармацевтичния контрол на раждаемостта при мъжетеказах Бенджамин Каупбиофизикохимик в университета в Бон и Института Макс Планк за мултидисциплинарни науки, който не е участвал в новото проучване.
Скорошна работа, публикувана в списанието Nature Communications от Kaupp и неговия екип установиха, че – за разлика от клетките на морски таралеж – човешкият SLC9C1 не се задейства от напрежението на клетъчната мембрана. Не е ясно какво контролира човешката версия на протеина или дори дали човешката версия пренася натриеви йони и протони, както прави протеинът на морския таралеж.
„Въпросът, който сега е нерешен, е какво прави тази молекула в спермата на бозайниците като цяло или в човешката сперма по-специално“, каза Кауп пред Live Science. „Това натриев протонен обменник ли е? Или пренася нещо друго? И ако е натриев протонен обменник, каква е разликата му с морския таралеж?“