Как сперматозоиды проникают через блестящую оболочку яйцеклетки

Перед оплодотворением сперматозоид должен связаться с внешним слоем яйцеклетки — блестящей оболочкой (zona pellucida) — и проникнуть через него. Несмотря на десятилетия исследований, некоторые биологические механизмы этого процесса оставались неясными. Исследование в The Journal of Cell Biology идентифицировало белок в блестящей оболочке, за который цепляются сперматозоиды.

Блестящая оболочка защищает яйцеклетку и ранний эмбрион до имплантации. Её структура кажется простой: у человека она содержит четыре вида гликопротеинов, а у мышей — только три. Однако исследователи не могли определить партнёра для связывания сперматозоида в этом слое, хотя подозрения падали на два гликопротеина: ZP2 и ZP3.

Чтобы выяснить больше, Юрриен Дин и его коллеги из Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек создали генетически модифицированных мышей, производящих различные комбинации человеческих и мышиных гликопротеинов блестящей оболочки. Мышиные сперматозоиды не связывались с оболочкой, если в ней отсутствовал ZP2, а самки мышей, лишённые этого белка, были стерильны. Исследователи также обнаружили, что сперматозоиды не могут прикрепиться к яйцеклеткам, если у ZP2 отсутствует ключевой регион в начале белковой цепи. Этот результат согласуется с предыдущим открытием, что оплодотворение запускает высвобождение фермента, который разрезает ZP2 в этом регионе, предотвращая прикрепление дополнительных сперматозоидов.

Команда также проверила связывание человеческих сперматозоидов с мышиными яйцеклетками, окружёнными блестящей оболочкой, содержащей человеческие гликопротеины. Человеческие сперматозоиды прикреплялись к мышиной оболочке, если в ней присутствовал человеческий ZP2, но не если в ней был человеческий ZP3, что подтвердило важность ZP2.