科學網—是什麼讓精子跑直線

2021-01-17 科學網

 

正常精子的線性遊動路徑（頂部），突變精子的圓形和對角線遊動路徑（中部和底部）。圖片來源：Gadadhar

法國巴黎文理研究大學、居裡研究所和德國馬普學會分子細胞生物學和遺傳學所等機構的研究人員發現，一種特殊的微管蛋白酶修飾（名為糖基化）對於精子保持在一條直線上遊動至關重要。而這種修飾的擾動可能會導致某些形式的男性不育。相關論文近日刊登於《科學》。

每個真核細胞的一個重要組成部分是細胞骨架。微管—— 一種由微管蛋白質組成的微小管——是這種細胞骨架的一部分，例如纖毛和鞭毛中就包含許多微管。而精子的尾巴便是鞭毛，它對雄性的生育能力和有性生殖都是必不可少的。鞭毛必須以一種非常精確和協調的方式跳動，才能保證精子繼續遊動。否則就會導致男性不育。

研究人員發現，在沒有這種微管蛋白修飾的情況下，鞭毛跳動的方式受到了幹擾，導致精子大多繞圈遊動。該研究的第一作者、居裡研究所的Sudarshan Gadadhar解釋說：「精子鞭毛的核心由微管和數以萬計被稱為動力蛋白的微小分子馬達組成，後者使有節奏地彎曲微管以產生運動成為可能。這些動力蛋白的活性必須是緊密協調的。在沒有糖基化的情況下，它們會變得不協調，結果就是看到精子在打轉。」

為了找到答案，研究人員分析了小鼠模型，在缺乏糖基化的小鼠精子上觀察到了功能缺陷，這導致生育能力下降。為了找出缺乏糖基化為什麼會導致精子活力紊亂和男性生育能力低下，研究小組使用冷凍電子顯微鏡觀察了鞭毛的分子結構及分子馬達。分析顯示，存在突變的鞭毛構建是正常的，但突變幹擾了軸突動力蛋白的協調活動。這就解釋了為什麼精子細胞的遊動會受到幹擾。

研究人員表示，這項研究顯示了糖基化對鞭毛動力蛋白控制運動的重要性，是微管修飾如何直接影響細胞中其他蛋白功能的主要例證。該發現還指出了男性不育的新機制。

（魯亦）

相關論文信息：

http://dx.doi.org/10.1126/science.abd491

《中國科學報》 (2021-01-13 第2版 國際)

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