В исследовании, опубликованном в журнале FEBS Journal, исследователи из Университета Цукуба и Корнельского университета сообщают, что они обнаружили регулятор объема клеток в сперматозоидах, который играет ключевую роль в поддержании их формы и фертильности.Большая часть массы клетки состоит из воды, и эта вода может определять объем клетки.
Мембрана, которая окружает каждую клетку, непроницаема, поэтому клетки могут впитывать или выделять избыток воды в зависимости от того, сколько воды их окружает (явление, известное как «осмос»). Это свойство аналогично поведению губки — подобно губке, набирающей слишком много воды, изменение уровня воды может резко изменить объем и, в конечном итоге, форму клетки.
«У клеток есть сенсорные механизмы, которые позволяют им компенсировать изменения в их осмотической среде», — говорит автор-корреспондент Ацуши Асано, доцент Университета Цукуба. «Без этих компенсаторных сенсоров клетки испытали бы чрезмерные изменения объема, ведущие к разрыву мембраны или другим морфологическим проблемам. Этот тип сенсора довольно распространен в клетках, но мы были удивлены, обнаружив тот, который играет значительную роль в функции сперматозоидов. . "Ранее было обнаружено, что самцы мышей, лишенные цистеиндиоксигеназы (CDO), бесплодны.
CDO — это белок, вырабатывающий аминокислоту таурин, которая, в свою очередь, играет роль в осмосе. Хотя эти факты не новы, точная роль CDO и таурина в оплодотворении вызывает давние споры.В ходе исследования исследователи подтвердили, что у мышей-самцов, у которых отсутствует CDO, вероятность бесплодия выше, чем у их здоровых собратьев — на самом деле, более чем в 10 раз. Они также обнаружили, что уровень таурина в сперматозоидах этих мышей резко упал.
Это предполагало четкую связь между двумя дефектами, но оказалось загадкой: сперма не может вырабатывать белки, в том числе CDO. Как же тогда сперма получила таурин, который так важен для их функции?
Команда обнаружила, что вместо того, чтобы производить собственный таурин, сперматозоиды поглощали таурин, проходя через мужские половые пути.«Процесс абсорбции выглядит важной стратегией выживания сперматозоидов во время оплодотворения, поскольку зрелые сперматозоиды не могут производить протеины сами по себе», — говорит соавтор исследования Ай Усияма. «Полученные данные убедили нас в том, что таурин необходим для процесса оплодотворения, но нам все еще нужно было выяснить, что именно таурин делает в сперматозоидах».Исследователи обнаружили одну важную подсказку — необычный «перегиб» в хвосте спермы.
Сперматозоиды мышей с дефицитом CDO почти в два раза чаще имели неправильный угол хвоста при помещении в среду, подобную окружающей среде матки. Поразительно, но дефект исчез, когда в сперму поступил дополнительный таурин.
Эти наблюдения привели авторов к выводу, что, контролируя осмос, таурин помогает поддерживать правильную форму сперматозоидов во время оплодотворения.«Наши результаты показывают, что производство таурина CDO в мужском репродуктивном тракте и его абсорбция спермой являются ключевыми механизмами мужской фертильности», — заключает Асано. «Мы считаем, что по мере прохождения сперматозоидов через различные осмотические среды, уровень таурина внутри клетки изменяется, чтобы сбалансировать изменение объема клетки. Это предотвращает избыточные изменения формы, вызванные притоком или оттоком воды, что позволяет сперматозоидам успешно завершить оплодотворение. в сложных условиях окружающей среды ».