Как естественный механизм снижает фертильность

Исследователи из Йельского университета выяснили, как естественный биологический механизм у млекопитающих предотвращает взаимодействие сперматозоидов с яйцеклеткой, блокируя оплодотворение.

Открытие, сделанное на моделях грызунов, открывает новый путь для исследований, которые могут помочь людям с проблемами бесплодия, а также для разработки контрацептивных терапий. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Это будет иметь прямое значение для исследований бесплодия и контрацепции, особенно иммунного бесплодия и иммуноконтрацепции», — заявил Стивен Танг, доцент молекулярной биофизики и биохимии и автор-корреспондент исследования.

В США 9% мужчин и 11% женщин репродуктивного возраста сталкиваются с проблемами фертильности. Некоторые из этих проблем вызваны сбоями в правильном распознавании, адгезии и слиянии сперматозоида и яйцеклетки. Ключевую роль в этом процессе играют белок IZUMO1 на поверхности сперматозоида и рецептор JUNO на яйцеклетке. Связь IZUMO1–JUNO обеспечивает распознавание и слияние половых клеток.

Эту связь может блокировать антиспермальное антитело OBF13. Это естественное антитело, открытое 40 лет назад в Университете Осаки (Япония), способно распознавать IZUMO1 и нарушать оплодотворение. Однако до сих пор детали этого механизма были неизвестны.

В новом исследовании ученые проанализировали кристаллическую структуру IZUMO1 в момент контакта с OBF13 с помощью рентгеноструктурного анализа. Они обнаружили, что OBF13 присоединяется к сперматозоиду таким образом, что меняет конфигурацию его контакта с яйцеклеткой. Анализ также выявил высокоаффинный (прочно связывающийся) вариант OBF13, который эффективно блокирует оплодотворение.

Кроме того, исследователи определили ключевые аминокислотные сайты на JUNO, которые определяют его способность связываться с IZUMO1. При доступе к этим сайтам связывание сперматозоида и яйцеклетки для оплодотворения происходит несмотря на вмешательство OBF13 или его варианта.

«В этой работе мы сообщаем о первой структуре комплекса антиспермального антитела с антигеном, — сказал Танг. — Мы предоставляем высокодетальную информацию, которая откроет пути для поиска регуляторов IZUMO1, поможет в дизайне антител и низкомолекулярных ингибиторов, а также поддержит скрининг препаратов для разработки контрацептивов».