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单分子使精子走上正轨

当精子通过一系列钙离子通道(就像尾巴上的赛跑条纹)检测到环境的变化时,它们就开始向卵子冲刺。耶鲁大学的一组研究人员发现了一种关键分子,可以协调这些通道的开启和关闭,这个过程可以激活精子,并帮助引导它们进入卵子。

当编码这种分子的基因通过基因编辑被移除时,雄性老鼠受孕的雌性老鼠更少,而受孕的雌性老鼠产下的幼崽也更少。此外,耶鲁大学的研究人员5月2日在《细胞》(Cell)杂志上发表报告称,在实验室实验中,被改变的雄性小鼠的精子活性较低,受精卵也较少。

精子尾部排列的钙通道复合物称为CatSper,在进化过程中在许多物种中都是保守的,由多个亚基组成,但“我们不知道每个亚基都做了什么,”细胞和分子生理学助理教授、该论文的高级作者钟吉恩(Jean-Ju Chung)说。

先前的研究未能确定CatSper的确切机制,该机制允许精子对女性生殖道的酸性水平等线索做出反应,并触发精子运动的变化,以便更好地导航到卵子。Chung的实验室筛选了所有精子蛋白,以确定哪些与CatSper通道复合物相互作用。他们将注意力集中在EFCAB9上。EFCAB9就像一个传感器,根据环境信号来协调频道的打开和关闭。

钟说:“这种分子是长期以来寻找的CatSper通道的传感器,CatSper通道对受精至关重要,它解释了精子如何对生理信号做出反应。”

EFCAB9似乎“在调节精子尾部的活动和通道排列方面发挥着双重作用,这有助于调节精子向卵子的运动,”Chung说。

在不育男性的CatSper基因中发现了突变,这可能是生育治疗的一个目标。钟说,由于CatSper通道是精子发挥功能所必需的,阻断它可能会导致非激素类避孕药的产生,对男性和女性的副作用都很小。

耶鲁大学的Jae Yeon Hwang是这项研究的主要作者,该研究主要由耶鲁大学医学院(Yale School of Medicine)的启动资金、耶鲁大学古德曼-吉尔曼奖学金(Yale Goodman-Gilman Scholar Award 2015)和鲁道夫·j·安德森奖学金(Rudolf J. Anderson Fellowship Award)资助。