Вновь открытый компонент спермы

7 июня 2018



Ученые из Университета Толедо идентифицировали новую структуру в человеческой сперме, которая функционирует в зиготе. Оказывается, во время оплодотворения отец через сперму отдает зиготе не одну, а две центриоли, и эта недавно обнаруженная структура в сперме может способствовать бесплодию, выкидышам и врожденным дефектам. Исследование может предоставить новые возможности для решения мужского бесплодия и лучшего понимания ранних дефектов развития эмбриона.

Это Лилли Фишман, UT кандидат в доктора, и доктор Томер Авидор-Рейсс, профессор кафедры биологических наук UT.

Недавно обнаруженная центриоль функционирует аналогично и совместно с давно известной науке центриолью. Однако они по-разному структурированы. «Это исследование имеет большое значение, поскольку аномалии в формировании и функционировании атипичной центриоли могут лежать в основе бесплодия неизвестной этиологии у пар, у которых из-за не установленного диагноза нет доступных вариантов лечения», — сказал д-р Томер Авидор-Рейсс, профессор кафедры UT биологических наук. «Нарушения в этой центриоли могут играть роль и в случаях ранней потери беременности и в нарушениях развития эмбриона».

Ценриоль — единственная существенная клеточная структура, которую эмбрион получает только от отца. Это начало всех центриолей в триллионах клеток, которые составляют взрослый организм человека. Центриоли необходимы для построения нитей веретена деления, необходимых для завершения точного деления клеток. Для зиготы, или оплодотворенной яйцеклетки, требуется две центриоли для начала жизни. Ранее считалось, что сперма дает яйцеклетке одну центриоль, которая затем себя дублирует. «Поскольку яйцеклетка матери не содержит центриоли, а сперматозоид отца обладает только одной узнаваемой центриолью, мы хотели знать, откуда появляется вторая центриоль в зиготах», — сказал Авидор-Рейсс. «Мы обнаружили ранее неуловимую центриоль благодаря использованию новейших технологий и микроскопов. Раньше эту центриоль не могли рассмотреть, потому что она полностью отличается от известной центриоли по структуре и по белковому составу».

Атипичная центриоль содержит небольшой базовый набор белков, позволяющий формировать полнофункциональный центриоль после оплодотворения зиготы с использованием белков яйцеклетки. Это открытие может предоставить новые пути диагностики и терапевтических стратегий мужского бесплодия и помочь в понимании ранних дефектов развития эмбрионов. Результаты исследования под названием «Функция новой атипичной центриоли спермы человека во время оплодотворения» были опубликованы 7 июня 2018 года в Nature Communications.

В дополнение к исследованиям человеческой спермы Авидор-Рейсс и его команда изучали сперму мух, жуков и крупного рогатого скота. «Собственно, все началась с мухи», — говорит Лилли Фишман, кандидат наук, удостоенный премии Фонда Лалора в 2018 году от Общества по изучению репродукции за ее работу над этим проектом. «Изучение спермы мух показало ошибочность существующих представлений о структуре сперматозоидов. Последующий процесс исследования был невероятно интересным, ведь в нем участвовали замечательные ученые из четырех штатов и двух стран». В этом исследовании использовались самые современные методы и микроскопы, включая флюоресцентную микроскопию, электронную микроскопия с замораживанием под высоким давлением и CLEM-микроскопию (микроскопия с функцией контроля оптического экспонирования). «Флюоресцентная микроскопия стала решающей для этого открытия, — сказал Авидор-Рейсс. «Эта технология позволяет вам видеть белки с самым высоким разрешением». Университет Торонто, Национальный онкологический институт, Мичиганский университет и Университет Питтсбурга также внесли свой вклад в исследование. В настоящее время Авидор-Рейсс и его команда выводят свое исследование на клинический уровень, ими планируется использовать специальное современное оборудование медицинского назначения для изучения роли открытой вакуоли. «Мы работаем с отделением урологии в Медицинском центре Университета Толедо, чтобы изучить клинические последствия изменений атипичной центриоли, чтобы выяснить, связано ли это с бесплодием, и если да, то с каким из его видов», — сказал Авидор-Рейсс.