Новое открытие в движении сперматозоидов может помочь в диагностике и лечении мужского бесплодия
Учёные из Университета Толедо обнаружили новый тип движения в сперматозоидах, открывающий инновационные пути для диагностики и терапии мужского бесплодия.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что атипичная центриоль в шейке сперматозоида действует как система передачи, контролирующая подёргивание головки и механически синхронизируя движение хвоста с этим новым движением головки.
Исторически центриоль считалась жёсткой структурой, выполняющей роль амортизатора.
"Мы считаем, что атипичная центриоль в шейке сперматозоида — это эволюционное новшество, функция которого — улучшить движение сперматозоида", — говорит доктор Томер Авидор-Рейсс, профессор биологических наук.
Исследование под руководством аспиранта Сушила Ханала основывается на предыдущем открытии лаборатории: отец передаёт при оплодотворении не одну, а две центриоли через сперматозоид, и недавно обнаруженная структура — атипичная центриоль — может быть причиной бесплодия, выкидышей и врождённых дефектов.
"Вместе эти исследования требуют пересмотра нашего понимания роли центриолей сперматозоидов как в движении, так и в раннем эмбрионе", — отмечает Авидор-Рейсс.
Если головка и хвост сперматозоида движутся не вместе, его движение будет недостаточно эффективным для достижения яйцеклетки.
"Если центриоль дефектна, то и связь между хвостом и головкой сперматозоида будет нарушена. Теперь мы можем, наблюдая за движением хвоста, определить функциональность центриоли и причину бесплодия пары", — объясняет учёный.
Новое исследование демонстрирует, что в сперматозоидах млекопитающих существует каскад внутренних скользящих смещений в атипичной дистальной центриоли шейки, типичной проксимальной центриоли и окружающем материале, который связывает биение хвоста с асимметричным изгибом головки.
С помощью микроскопа STORM исследователи показали, что левая и правая стороны атипичной центриоли смещаются относительно друг друга примерно на 300 нанометров. Это значительное движение для клетки, учитывая, что средний диаметр белка составляет около 5 нанометров.
"Шейка, включающая атипичную и типичную центриоли, может действовать как морфологический компьютер, или «мозг» сперматозоида, который координирует его движение", — говорит Авидор-Рейсс.
Исследование стало результатом международного сотрудничества с лабораторией доктора Цвии Зив-Бен-Мордехай из Утрехтского университета (Нидерланды), которая провела крио-электронную микроскопию шейки сперматозоида, и с Эрмесом Блумфилдом-Гадельей из Бристольского университета (Великобритания), выполнившим математический и волновой анализ.