Исследователи из Университета штата Мичиган обнаружили, что цитоплазматические капли сперматозоидов имеют решающее значение для хранения белков, жизненно важных для фертильности, контролируемых системой транспортировки белков под влиянием гена SYPL1. Этот прорыв может иметь значительные последствия для исследований и контроля рождаемости.
Исследователи из Университета штата Мичиган разгадали загадку менее изученной структуры сперматозоида, известной как цитоплазматическая капля (ЦК).
CD, характеризующийся увеличенной цитоплазмой — вязким желеобразным веществом, инкапсулированным клеточной мембраной, — расположен рядом с головкой сперматозоида, особенно на его шейке. Это явление наблюдается у всех млекопитающих, включая человека. Эта новая генетическая модель является первой в своем роде.
Как формируется CD и какова его функция
Несмотря на то, что CD был впервые обнаружен более 100 лет назад, до сих пор неясно, как формируется CD и какова его функция из-за отсутствия молекулярных и генетических инструментов для его изучения.
Ученые часто игнорировали это, но игнорировать это больше нельзя, говорит Чэнь Чен, доцент кафедры зоотехники и программы репродуктивных и развивающих наук Колледжа сельского хозяйства и природных ресурсов МГУ.
- «Наше новое исследование на мышах показывает, что CD действительно является активно формирующейся органеллой, специально предназначенной для регулирования созревания и фертильности сперматозоидов», — сказал Чен.
- «Она действует как «хранилище» для упаковки важнейших белков, необходимых для функционирования сперматозоида перед его долгим путешествием к яйцеклетке. Это похоже на сборы для путешествия на Марс — космический корабль должен загрузить все необходимое для путешествия, прежде чем покинуть Землю».
Роль гена SYPL1 в формировании CD
Чен и его исследовательская группа обнаружили новую систему транспортировки белков внутри развивающейся спермы, которая активно транспортирует необходимые белки через небольшие мембранные пузырьки в CD — помещение для хранения спермы.
Этот процесс контролируется геном SYPL1. Белок SYPL1 находится на этих мембранных везикулах и играет ключевую роль в направлении их достижения CD.
- «Вы можете думать об этих пузырьках как о грузовых автомобилях, доставляющих белковый груз в помещение для хранения спермы», — сказал Чен.
Чен отметил, что когда ген SYPL1 удаляется у мышей, эта система транспортировки белков разрушается, и критические метаболические ферменты и необходимые белки не могут быть доставлены в CD, в результате чего CD оказывается пустым и лишенным везикул — чего он никогда раньше не видел. Следовательно, без основного содержания ЦД мутантные сперматозоиды теряют подвижность и способность справляться с осмотическими изменениями — изгибаются, что приводит к бесплодию.
- «Я считаю, что это исследование представляет собой прорыв в понимании формирования CD и его потенциальной функции», — сказал Чен.
- «На клеточном уровне это помогает нам осознать, что существует специализированная система транспортировки белков, которая активно транспортирует груз к CD для будущего использования сперматозоидами на пути к яйцеклетке.
- «По сути, это открытие изменит неправильное представление людей об этой загадочной структуре сперматозоида. Это откроет новые возможности для исследований БК как биомаркера фертильности у людей и животных и, возможно, для поиска этого нового пути контроля фертильности».