Белки, известные как зрительные сенсоры, участвуют в тепловом наведении сперматозоидов

В своем трудном пути к яйцеклетке сперматозоиды «чувствуют» тепло фаллопиевой трубы и «распознают на вкус» химические сигналы ооцита. Новое исследование Института Вейцмана, опубликованное в Scientific Reports, показывает, что сперматозоиды активно используют сенсоры, которые в основном были известны как часть зрительной системы.

Сперматозоидам необходимо направляться различными сигналами. В более ранних работах профессор Майкл Айзенбах и его команда из Института Вейцмана обнаружили два таких механизма наведения — термотаксис (привлечение теплом) и хемотаксис (химические сигналы).

• Термотаксис работает на большем расстоянии: место оплодотворения теплее, чем область входа в фаллопиеву трубу, где сперматозоиды останавливаются для созревания. Эта разница температур указывает им направление к яйцеклетке.
• Хемотаксис вступает в игру, когда они приближаются к цели. «Как и во всех важных природных процессах, сперматозоиды полагаются более чем на один механизм навигации, чтобы при отказе одного другие могли его заменить», — говорит Айзенбах.

Тепловая чувствительность сперматозоидов чрезвычайно высока. С расстояния, эквивалентного длине одной клетки сперматозоида (~46 микрон), они могут ощущать разницу температур всего в 0.0006 °C — менее одной тысячной градуса. Это позволяет им следовать за очень плавным повышением температуры по пути к месту оплодотворения.

В новом исследовании команда Айзенбаха решила выяснить, как именно сперматозоиды чувствуют тепло. Ученые сосредоточились на семействе белков-рецепторов под названием опсины.

• Опсины наиболее известны своей ролью в зрительной системе (например, родопсин в клетках сетчатки).
• Однако исследования на личинках плодовой мушки показали, что этот белок также участвует в реакции на тепло, что намекало на возможную аналогичную функцию в сперматозоидах.

Ученые обнаружили, что несколько белков из семейства опсинов присутствуют на поверхности сперматозоидов мыши и человека. Каждый опсин имел свой собственный паттерн распределения на сперматозоиде и, по-видимому, вносил свой вклад в термочувствительность через свой набор сигналов. Когда исследователи блокировали сигналы от этих опсинов, сперматозоиды теряли способность плыть из более холодной камеры в более теплую.

Эти неожиданные результаты могут объяснить загадочное присутствие опсинов в органах, не подверженных воздействию света (например, в легких и печени). Они предполагают, что опсины млекопитающих могут выполнять термосенсорные функции в этих частях тела.