Ein von Yale geführter Forschungsteam hat aufgedeckt, wie ein natürlich vorkommender biologischer Mechanismus bei Säugetieren in der Lage ist, zu verhindern, dass Spermienzellen mit einem Ei interagieren und die Befruchtung verhindern.
Die in Nagetiermodellen identifizierte Entdeckung bietet einen neuen Weg für wissenschaftliche Forschung, um Menschen dabei zu helfen, sich mit Unfruchtbarkeitsproblemen auseinanderzusetzen und gleichzeitig eine neue Studie zur Entwicklung von Verhütungstherapien zu eröffnen. Die Ergebnisse erscheinen im Journal Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
„Dies wird direkte Auswirkungen auf Unfruchtbarkeit und Empfängnisverhütung haben, insbesondere auf Immun-Infertilität und Immuntractactraction“, sagte Steven Tang, Assistenzprofessor für molekulare Biophysik und Biochemie in Yale’s Fakultät für Kunst und Wissenschaften und entsprechende Autor der Studie.
In den Vereinigten Staaten haben 9% der Männer und 11% der Frauen im reproduktiven Alter Fruchtbarkeitsprobleme. Einige dieser Probleme beruhen aus Misserfolge bei der richtigen Erkennung, Adhäsion und Fusion von Spermien und einem Ei. Ein wesentlicher Bestandteil des Fertilitätsprozesses beinhaltet Izumo1, ein Protein auf der Oberfläche von Spermienzellen, und Juno, einen Rezeptor auf dem Ei. Die Izumo1-Juno-Verbindung ermöglicht die Erkennung von Spermien und Eiern.
Eine Möglichkeit, wie die Verbindung vereitelt werden kann, ist über einen Spermienantikörper namens OBF13. Dieser natürlich vorkommende Antikörper, der vor 40 Jahren an der Osaka University in Japan entdeckt wurde, kann Izumo1 erkennen und die Düngung stören. Bisher waren die Besonderheiten dieses Mechanismus jedoch unbekannt.
Für die neue Studie analysierten die Forscher die Röntgenkristallstruktur von Izumo1, da sie mit OBF13 in Kontakt kam. Die Forscher stellten fest, dass sich OBF13 so an Spermien verbindet, so dass es so rekonfiguriert, wie Sperma in Kontakt mit einem Ei kommt. Die Analyse identifizierte auch eine hohe Affinitätsvariante von OBF13 (dicht gebunden), die die Düngung zwischen Eier-Sperm-Spermien stark blockiert.
Darüber hinaus identifizierten die Forscher wichtige Aminosäurestellen an Juno, die ihre Fähigkeit definieren, sich mit Izumo1 zu binden. Bei Zugriff können diese Stellen trotz Interferenz von OBF13 oder seiner Variante Sperma und Ei für die Befruchtung binden.
„In dieser Arbeit berichten wir über die erste Anti-Sperm-Antikörper-Antigen-Komplexstruktur“, sagte Tang. „Wir liefern hochauflösende Informationen, die Wege eröffnen, um Izumo1-Regulatoren zu entdecken, Antikörper- und Kleinmoleküle-Inhibitordesign zu leiten und das Arzneimittel-Screening auf Verhütungsentwicklung zu unterstützen.“
Der Erstautor der Studie ist Yonggang Lu von der Osaka University. Masahito Ikawa, ebenfalls von der Osaka University, ist der Co-Autor der Studie.
Weitere Informationen:
Tang, Shaogeng, allosterische Hemmung des Izumo1 -Juno -Fertilisationskomplexes durch den natürlich vorkommenden Antisperm -Antikörper -OBF13, Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften (2025). Doi: 10.1073/pnas.2425952122