Нанотехнологии и интересные разработки
Иметь детей здоровым мужчинам мешает «шаперон»
Австралийские исследователи выяснили, что мужчинам для того, чтобы иметь потомство, одной здоровой спермы недостаточно. Как оказалось, если у сильной половины человечества поврежден один из белков-«шаперонов», который отвечает за распознавание сперматозоида яйцеклеткой, то обзавестись наследником или наследницей такому «папаше» будет крайне сложно.
Команда ученых под руководством профессора Джон Эйткен (John Aitken) из Университета Ньюкасла провела исследование, в ходе которого выяснилось, что нарушения в работе одного из белков, ответственных за «удачную состыковку» яйцеклетки и сперматозоида, сказываются на мужской фертильности.
Дошел до цели, но не распознал
«Приблизительно один из двадцати мужчин страдает от бесплодия, при этом они производят достаточное количество спермы. Проблема здесь заключается в другом: сперматозоиды просто не могут оплодотворить яйцеклетку», — объясняет Эйткен.
Рис. 1. Даже со здоровыми сперматозоидами можно оставаться бесплодным. На фото: деформированный сперматозоид (источник: Science Photo).
Для того чтобы произошел контакт с яйцеклеткой, сперматозоиду, прежде всего, нужно ее распознать. Такое распознавание происходит с помощью рецепторов на поверхности сперматозоида. Ученые уже на протяжении нескольких лет пытаются выяснить, какие именно рецепторы ответственны за установление тесного контакта между мужской и женской половой клеткой.
По словам Эйткена, данные о рецепторах сперматозоидов появляются с завидной частотой на страницах крупнейших научных журналах, однако ни один из найденных белков нельзя назвать ключевым в процессе распознавания яйцеклеткой мужской половой клетки.
«В многочисленных экспериментах на мышах было показано, что, если „выключить“ гены этих белков, тем самым остановив образование рецепторов, то сперматозоид все равно будет контактировать с яйцеклеткой», — поясняет Эйткен.
Дело, вероятно, в том, что нет только одного рецептора, который бы был полностью ответственен за контакт сперматозоида с женской половой клеткой. «Таких рецепторов несколько. Грубо говоря, если один из них „отказал“, то часть его работы возьмет на себя другой рецептор», — считает ученый.
«Кобура» сперматозоидов
Команда Эйткена предполагает существование следующего механизма: когда сперматозоид идет к своей цели через женские половые пути, его рецепторы спрятаны, «подобно оружию в кобуре». Как только мужские половые клетки достигают яйцеклетки, их рецепторы «обнажаются».
Рис. 2. Для того чтобы вступить в реакцию с яйцеклеткой, сперматозоиду необходимо сначала распознать ее (источник: Science Photo).
«В этот момент сперматозоид может распознать яйцеклетку», — объясняет Эйткин.
В серии экспериментов на мышах исследователи показали, что за активацию рецептора на поверхности сперматозоида отвечает особый белок-«шаперон».
Для справки: Белки-«шапероны» – белки, необходимые для образования нормальной структуры вновь синтезированных белков. «Шапероны» принадлежат к трем белковым семействам, так называемым белкам теплового шока (hsp60, hsp70, hsp90). Свое название эти белки получили потому, что их синтез возрастает при повышении температуры и других формах стресса. При этом они выполняют функцию защиты белков клетки от денатурации (разрушения).
Группа Эйткена предполагает, что у человека за активацию рецепторов сперматозоида также отвечает аналогичный белок. «Если у мужчины есть, к примеру, дефекты в структуре такого белка-„шаперона“, сперматозоид уже не сможет узнать яйцеклетку, даже если в структуре рецепторов не наблюдается никаких нарушений. Дело в том, что такие „здоровые“сперматозоиды просто некому „выставить“, чтобы произошла реакция», — говорит Эйткен.
Успеть до 35 лет
В своей работе Эйткен с помощью спектрометрических методов проанализировал структуру белков сперматозоидов нормальных и бесплодных мужчин. В результате анализа выяснилось, что в сперме бесплодных испытуемых содержалось меньшее количество белков-«шаперонов», названных HSP2A.
Австралийские исследователи говорят, что если понять механизм, по которому происходит активация белков-«шапернов», ответственных за нормальную работу рецепторов сперматозоидов, то это поможет разработать новые лекарственные средства, направленные на борьбу с мужским бесплодием.