GIV/Girdin регулирует пространственно-временную передачу сигналов при капацитации сперматозоидов

Млекопитающие сперматозоиды не могут оплодотворять яйцеклетку сразу. Эта способность приобретается только после эякуляции, во время прохождения через женские репродуктивные пути, и требует двух последовательных, чувствительных ко времени процессов, чтобы наделить сперматозоиды необходимыми физическими и биохимическими свойствами.

• Капацитация — первый процесс, изменяющий физиологию сперматозоида: мембрану головки для проникновения через твердую внешнюю оболочку яйцеклетки (zona pellucida) и химию хвоста для повышения подвижности.
• Акросомная реакция (AR) — второй процесс, химическое высвобождение ферментов из головки сперматозоида, которое еще больше усиливает проникновение через zona pellucida.

Оба процесса необходимы для успешного оплодотворения, причем AR критически зависит от времени: она не может произойти слишком рано или слишком поздно. Преждевременная AR связана с идиопатическим (спонтанным) мужским бесплодием.

В новой статье, опубликованной 19 августа 2021 года в журнале eLife, исследователи из University of California San Diego School of Medicine детально описывают, как повсеместно распространенная сигнальная молекула GIV/Girdin играет критическую роль в мужской фертильности, управляя капацитацией и AR для повышения подвижности, выживаемости сперматозоидов и успеха оплодотворения.

Команда под руководством старшего автора Прадипты Гхоша обнаружила, что GIV — член семейства G-белков, которые служат молекулярными переключателями внутри клеток — регулирует активность ферментов, включающих и выключающих процессы капацитации и AR.

«Результаты демонстрируют, как GIV управляет различными сигнальными программами в сперматозоидах, разделенными в пространстве и времени, эффективно поддерживая капацитацию, одновременно ингибируя преждевременную AR. Таким образом, GIV играет важнейшую роль в мужской фертильности», — сказал Гхош.

По опубликованным данным, бесплодие затрагивает примерно 8–12% пар во всем мире, причем мужской фактор является первичным или способствующим примерно в половине всех случаев. Причины мужского бесплодия разнообразны, но примерно 25% связаны либо с нарушениями транспорта сперматозоидов, либо с идиопатическими факторами.

«GIV необходим для мужской фертильности, а низкий уровень транскриптов GIV у мужчин неизменно связан с бесплодием. Мы нашли доказательства, что GIV может выполнять разные роли в капацитации сперматозоидов», — отметил Гхош.

Эти открытия проливают новый свет на то, как дефектная GIV-сигнализация может быть использована в качестве потенциального маркера мужского бесплодия, и как ингибиторы GIV-зависимой сигнализации подавляют фертильность, снижая подвижность и жизнеспособность сперматозоидов и способствуя преждевременной акросомной реакции.

«Последнее, как ни парадоксально, может быть многообещающей стратегией для разработки мужской противозачаточной таблетки, специфически нацеленной на сперматозоиды».