Одиночная молекула направляет сперматозоиды

Сперматозоиды начинают свой "спринт" к яйцеклетке, когда обнаруживают изменения в окружающей среде через серию кальциевых каналов, расположенных как гоночные полосы на их хвосте. Исследователи из Йеля определили ключевую молекулу, которая координирует открытие и закрытие этих каналов — процесс, активирующий сперматозоиды и помогающий им добраться до яйцеклетки.

Когда ген, кодирующий эту молекулу, удаляли с помощью редактирования генов, самцы мышей оплодотворяли меньше самок, а оплодотворённые самки производили меньше детёнышей. Кроме того, сперматозоиды изменённых самцов были менее активны и оплодотворяли меньше яйцеклеток в лабораторных экспериментах, сообщают исследователи 2 мая в журнале Cell.

Комплекс кальциевых каналов, выстроенный на хвосте сперматозоида, называется CatSper. Он эволюционно консервативен у многих видов и состоит из нескольких субъединиц, но "мы не знали, что делает каждая из них", — сказала Жан-Джу Чунг, старший автор статьи.

Предыдущие исследования не смогли выявить точный механизм в CatSper, который позволяет сперматозоидам реагировать на сигналы, такие как уровень кислотности в женских репродуктивных путях, и запускать изменения в их подвижности для лучшей навигации к яйцеклетке. Лаборатория Чунг проанализировала все белки сперматозоидов, чтобы определить, какие из них взаимодействуют с комплексом каналов CatSper. Они сосредоточились на одном — EFCAB9, который действует как сенсор, управляющий открытием и закрытием каналов в соответствии с сигналами окружающей среды.

«Эта молекула — давно разыскиваемый сенсор для канала CatSper, который необходим для оплодотворения, и она объясняет, как сперматозоиды реагируют на физиологические сигналы», — сказала Чунг.

По словам Чунг, EFCAB9, по-видимому, играет «двойную роль в регулировании активности и расположения каналов на хвосте сперматозоида, что помогает регулировать подвижность сперматозоидов в направлении яйцеклетки».

У бесплодных мужчин были обнаружены мутации в генах CatSper, и он может стать мишенью для лечения бесплодия. Поскольку канал CatSper необходим для функционирования сперматозоидов, его блокирование может привести к разработке негормональных контрацептивов с минимальными побочными эффектами как для мужчин, так и для женщин, отметила Чунг.