Более полувека исследователям известно, что сперма способна оплодотворять яйцеклетку только после того, как она в течение определенного периода времени находится в женских половых путях. Без этого специфического взаимодействия с женским телом сперма не способна производить потомство. Но до сих пор было очень мало понимания того, какие изменения происходят в сперме, которая внезапно позволяет ей оплодотворять яйцеклетку.
В журнале Proteome Research доцент кафедры химии и химической биологии Политехнического института Ренсселера Марк Платт раскрывает изменения на молекулярном уровне, которые происходят в сперме после того, как она попадает в женский репродуктивный тракт. Его открытия дают важные ключи к разгадке все еще таинственного процесса формирования потенциала, процесса, посредством которого сперматозоиды приобретают способность оплодотворять яйцеклетку, включая то, почему некоторые в остальном здоровые мужчины могут столкнуться с проблемами фертильности. Его исследование может также предложить понимание, необходимое для разработки совершенно нового противозачаточного средства, даже мужской версии противозачаточных таблеток.
«Многое было сделано для понимания емкости, но с помощью инструментов, которые у нас есть в лаборатории, мы теперь можем определить, как конкретные сайты на отдельных белках модифицируются во время этого процесса», – сказал Платт. «Обладая этими знаниями, мы можем развить более глубокое понимание молекулярных механизмов, необходимых для обеспечения способности сперматозоидов к оплодотворению.”
«Основываясь на некоторых из наших дополнительных работ, некоторые из этих сайтов, по-видимому, имеют важное значение для выполнения процесса емкостного преобразования», – сказал Платт.
Фосфорилирование можно рассматривать как выключатель света, который можно использовать для включения или выключения шага в цепочке реакций, известного как каскад передачи сигнала, который приводит к емкостной конденсации. Точно так же, как при первом щелчке переключателя света электричество быстро перемещается по проводам, чтобы включить лампу в комнате, фосфорилирование обеспечивает начальный пусковой механизм, который перемещает клеточный сигнал через клетку, который «включает» ее способность оплодотворять яйцеклетку. По словам Платта, вмешиваясь только в один сайт фосфорилирования, ученые могут полностью отключить процесс оплодотворения. Именно эта способность имеет наибольший потенциал для разработки нового противозачаточного средства.
«Если фосфорилирование определенной аминокислоты является абсолютно необходимым для емкости сперматозоидов, может быть разработано лекарство, которое предотвращает фосфорилирование в этом конкретном месте, тем самым предотвращая весь процесс емкости», – сказал Платт. Это отключение переключателя фосфорилирования может полностью предотвратить оплодотворение.
«Эти приложения в настоящее время являются гипотетическими на данный момент, но последствия этого исследования для контрацептивов являются многообещающими», – сказал он. Он отметил, что может быть несколько различных вариантов, которые могут быть разработаны с использованием этого и будущих исследований, в том числе лекарство для мужчин, которое специально нацелено на отдельные участки фосфорилирования белка в развивающихся сперматозоидах, или новый спермицид, который предотвращает образование капситации в сперматозоидах, находящихся в сперматозоиде. женский репродуктивный тракт.
Кроме того, исследование дает важную информацию о мужском бесплодии. «Определенные типы мужского бесплодия могут быть вызваны мутацией одной аминокислоты в критически важном белке, которая не позволяет сперматозоидам когда-либо подвергаться процессу капситации», – сказал Платт. «Если бы вы могли исправить эту конкретную мутацию или разработать лекарство, которое имитирует фосфорилирование этой конкретной аминокислоты, например, вы могли бы улучшить фертильность.”
Чтобы определить местонахождение конкретного сайта фосфорилирования, Платт и его коллеги сначала индуцировали капситацию в сперматозоидах. Затем были извлечены белки из конденсированных сперматозоидов и белки из некапцитированной популяции и расщеплены на более мелкие сегменты, называемые пептидами. Используя тандемную масс-спектрометрию (МС / МС), аналитический метод, используемый в его лаборатории, Платт смог определить аминокислотную последовательность каждого пептида и определить, где каждый из них фосфорилирован. Сравнивая статус фосфорилирования образцов, Платт и его коллеги смогли идентифицировать 55 конкретных сайтов, уровень модификации которых изменился в результате процесса емкости.
Источник: Политехнический институт Ренсселера