Бесплодие у мужчин: ключевой белок в хвосте сперматозоида найден с помощью микроскопии расширения ультраструктуры
Международная группа учёных под руководством Хироки Шибуи из RIKEN BDR (Япония) обнаружила ключевую структуру в половых клетках самцов мышей, повреждение которой приводит к деформации жгутика (хвоста) сперматозоидов. Это стало возможным благодаря первому наблюдению структуры основания жгутика мыши с помощью микроскопии расширения ультраструктуры.
Исследование опубликовано в Science Advances.
Проблема мужского бесплодия
Причины примерно половины всех случаев бесплодия остаются плохо изученными. Учёные адаптировали технологию микроскопии расширения ультраструктуры для мужских половых клеток мыши. Метод включает:
- Фиксацию и высушивание клеток на покровных стёклах.
- Помещение образца в гель и его расширение.
- Применение стандартной иммунофлуоресцентной метки для визуализации.
Это позволило преодолеть проблемы подвижности клеток и улучшить разрешение.
Фокус на центриоли
Исследователи сфокусировались на центриоли — крошечной цилиндрической структуре (450 нм в длину и 200 нм в диаметре), которая претерпевает изменения в процессе сперматогенеза, позволяя сформироваться жгутику.
Модифицированный протокол позволил визуализировать проксимальную и дистальную центриоли на всём пути трансформации половой клетки в сперматозоид.
Ключевое открытие и его значение
Было обнаружено, что внутренний каркас дистальной центриоли укрепляется после завершения мейоза. Флуоресцентное мечение показало увеличение количества белковых комплексов центрин-POC5.
Эксперимент с полным нокаутом гена POC5 с помощью CRISPR привёл к появлению внешне нормальных самцов мышей, но без жизнеспособных сперматозоидов. Отсутствие POC5 вызывало деформацию жгутиков, которые затем разрушались, что объясняло полное бесплодие.
«Наш модифицированный протокол микроскопии расширения может быть применён и к другим анализам, включая человеческую сперму, открывая новые возможности для исследования структурных аномалий, лежащих в основе мужского бесплодия», — говорит Шибуя.