Неожиданная роль митохондрий в формировании хвоста сперматозоидов

Биологи из Японии обнаружили неожиданную роль митохондрий, энергетических станций клетки, в развитии сперматозоидов у плодовой мушки Drosophila melanogaster.

Сперматозоиды у разных видов дрозофилид имеют разную длину хвоста. Например, самцы D. bifurca производят сперматозоиды с хвостами, более чем в 20 раз превышающими длину самого насекомого. Учёные полагают, что длинные сперматозоиды у некоторых видов эволюционировали в ответ на сильную посткопулятивную конкуренцию спермы («гонку сперматозоидов»), где более длинный хвост позволяет головке оказаться ближе к яйцеклетке.

Движение сперматозоида обеспечивается волнами, распространяющимися по жгутику внутри хвоста. Его осевая структура, аксонема, состоит из микротрубочек, образованных цепочками молекул тубулина. Однако предыдущие исследования показали, что аксонема не обязательна для удлинения клетки сперматозоида.

Команда под руководством Сигео Хаяси из RIKEN Center for Developmental Biology показала, что у D. melanogaster рост хвоста сперматозоида обусловлен взаимозависимым удлинением гигантских митохондрий и микротрубочек, которые формируются вокруг них.

Эксперименты с культивируемыми сперматидами (предшественниками сперматозоидов) выявили, что удлинение критически зависит от целостности митохондрий и реорганизации микротрубочек на растущем кончике хвоста. Также учёные обнаружили, что для необходимого скольжения микротрубочек на кончике требуется накопление белка Milton, связывающего митохондрии и микротрубочки.

Нарушение работы Milton и связанного с ним белка dMiro, а также потенциальных белков сшивки микротрубочек Nebbish и Fascetto, приводило к дефектному удлинению хвоста и образованию аномальных сперматозоидов. Исследование показало, что для этого процесса необходимы как связь между митохондриями и микротрубочками, так и сшивка самих микротрубочек.

Вывод: Митохондрии формируют структурную платформу для реорганизации микротрубочек, что обеспечивает эффективное удлинение на растущем кончике длинного хвоста сперматозоида.