Важность глицилирования для движения сперматозоидов
Цитоскелет и микротрубочки — ключевые компоненты эукариотических клеток. Микротрубочки, состоящие из белка тубулина, входят в состав жгутиков и ресничек. Сперматозоидный жгутик (флагеллум), содержащий множество микротрубочек, критически важен для мужской фертильности. Его скоординированные биения обеспечивают прямое движение сперматозоида; сбои в этом процессе могут приводить к бесплодию.
Исследовательская группа из Института Кюри (Париж), Института молекулярной клеточной биологии и генетики Общества Макса Планка (Дрезден), Центра перспективных европейских исследований и исследований caesar (Бонн) совместно с Университетом Бонна, Институтом Кошена (Париж) и Human Technopole (Милан) показала, что ферментативная модификация тубулина — глицилирование — необходима для прямолинейного движения сперматозоидов. Нарушение этой модификации может лежать в основе некоторых форм мужского бесплодия у людей.
Белки, такие как тубулин, могут модифицироваться ферментами. Роль многих таких модификаций, включая глицилирование, оставалась малоизученной. Чтобы исследовать функцию глицилирования, учёные создали линию мышей, лишённых генов ферментов, ответственных за этот процесс.
Ключевые результаты:
- У мышей без глицилирования наблюдались функциональные дефекты сперматозоидов, приведшие к снижению фертильности.
- В отсутствие глицилирования скоординированная работа молекулярных моторов динеинов, которые изгибают микротрубочки жгутика, нарушалась.
- Это привело к тому, что сперматозоиды в основном плавали по кругу, а не прямолинейно.
Методология: Используя крио-электронную микроскопию, команда визуализировала структуру жгутика и его молекулярных моторов. Анализ показал, что жгутики у мутантных сперматозоидов были построены правильно, но нарушалась координация активности аксонемных динеинов.
Значение открытия:
- Это прямое доказательство, что микротрубочки через код модификаций тубулина активно регулируют фундаментальные биологические процессы.
- Исследование указывает на новый механизм, лежащий в основе мужского бесплодия.
- Поскольку жгутики сперматозоидов — один из типов ресничек в организме, аналогичные модификации тубулина, вероятно, важны и для других функций, связанных с ресничками. Это открывает путь к лучшему пониманию таких заболеваний, как нарушения развития, рак, болезни почек, респираторные и зрительные расстройства.