Die Befruchtung ist die Vereinigung zweier Zellen: einer Eizelle und einer Samenzelle. Bevor das Ei und das Spermium verschmelzen, muss im Spermium ein Ereignis stattfinden, das als „Akrosomenreaktion“ bekannt ist. Jetzt hat ein Team der Universität Osaka ein Protein namens FER1L5 identifiziert, das für Spermien unerlässlich ist, um die Akrosomreaktion zu durchlaufen.
Über der Vorderseite des Kopfes eines Spermiums befindet sich eine kappenartige Vesikelstruktur, die als Akrosom bezeichnet wird. Wenn die Spermien in den weiblichen Fortpflanzungstrakt bei Säugetieren wandern, tritt die Akrosomreaktion auf, bei der Moleküle im Akrosom freigesetzt werden, um die Befruchtung zu erleichtern. Obwohl die Akrosomreaktion für Spermien zur Befruchtung von Eiern unerlässlich ist, bleibt der molekulare Mechanismus, der die Akrosomreaktion reguliert, unklar.
Das Forschungsteam untersuchte FER-1, ein Protein der Ferlin-Familie, das für die Befruchtung im Nematoden (dh Spulwurm) namens C. elegans unerlässlich ist. Im Gegensatz zu den Spermien von Säugetieren, wie denen von Menschen und Mäusen, bewegen sich die Spermien von C. elegans wie Amöben. Es wurde festgestellt, dass FER-1 wichtig für die Fusion von Membranorganellen und die Initiierung von Amöbenbewegungen ist. Bei Mäusen ähneln sechs Proteine der Ferlin-Familie FER-1: DYSF, OTOF, MYOF, FER1L4, FER1L5 und FER1L6. Obwohl bekannt ist, dass DYSF an Muskeldystrophie und OTOF an Taubheit beteiligt ist, muss geklärt werden, ob Proteine, die FER-1 ähnlich sind, an der Spermienfunktion von Säugetieren beteiligt sind.
„Als wir Mäuse erzeugten, denen ein bestimmtes Mitglied der Ferlin-Familie, FER1L5, fehlte, waren die Spermien der männlichen Mäuse nicht in der Lage, Eier zu befruchten“, erklärt Erstautor Akane Morohoshi. Die Fertilität weiblicher Mäuse ohne FER1L5 blieb jedoch unverändert. Das Team zeigte dann weiter, dass Spermien, denen FER1L5 fehlt, die Akrosomreaktion nicht eingehen konnten. „Obwohl wir einen starken Induktor hinzugefügt haben, fand in Spermien ohne FER1L5 keine Akrosomreaktion statt, was darauf hindeutet, dass FER1L5 für die Akrosomreaktion entscheidend ist“, erklärt Seniorautorin Haruhiko Miyata.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Funktion von Ferlin-Proteinen von Nematoden bis zu Mäusen gut konserviert ist, obwohl ihre Spermien anders aussehen“, erklärt Seniorautor Masahito Ikawa. Während diese Studie an Mäusen durchgeführt wurde, ist bekannt, dass das FER1L5-Protein in menschlichen Spermien vorhanden ist. Weitere aus dieser Studie resultierende Forschungen können daher zu neuen Behandlungen und Diagnoseverfahren für männliche Unfruchtbarkeit beim Menschen führen.
Der Artikel „Testis-enriched ferlin, FER1L5, is required for Ca2+-activated acrosome response and male fertility“ ist erschienen in Wissenschaftliche Fortschritte.
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Akane Morohoshi et al., Testis-enriched ferlin, FER1L5, wird für Ca2+-aktivierte Akrosomreaktion und männliche Fruchtbarkeit benötigt, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.ade7607. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade7607