精子小器官は「保管室」のように機能します

研究者らは、細胞質液滴 (CD) と呼ばれる、よく理解されていない精子の構造の謎を解明しました。

CD は、人間を含むすべての哺乳類の精子の首の頭部付近に見られる、膨張した細胞質 (細胞膜で囲まれた水っぽいゲル状の細胞内容物) です。 この新しい遺伝子モデルは、この種のものとしては初めてのものです。

100年以上前に初めて発見されたにもかかわらず、CDを研究するための分子的および遺伝的ツールが不足しているため、CDがどのように形成され、その機能がどのようなものであるかは不明でした。

科学者たちはこれを無視することが多いが、もはや無視することはできない、とミシガン州立大学農業天然資源学部動物科学部および生殖発生科学プログラムの准教授チェン・チェン氏は言う。

「マウスを使った私たちの新しい研究は、CDが確かに精子の成熟と受精能を調節するために意図的に設計された活発に形成される細胞小器官であることを示しています」とChen氏は言う。 「それは、卵子に到達する長い旅の前に、精子の機能に必要な重要なタンパク質を詰め込むための『保管室』として機能します。 それは火星への旅行の準備のようなものです。宇宙船は地球を離れる前に、旅に必要なものをすべて積み込む必要があります。」

チェンと彼の研究チームは、小さな膜小胞を介して必須タンパク質を CD (精子の保管室) に積極的に輸送する、発達中の精子内の新しいタンパク質輸送システムを発見しました。 このプロセスは、SYPL1 と呼ばれる遺伝子によって制御されます。 SYPL1 タンパク質はこれらの膜小胞上に存在し、膜小胞が CD に到達するように指示する上で極めて重要な役割を果たします。 これらの小胞は、タンパク質の貨物を精子保管室に運ぶ貨物トラックと考えることができる、とチェン氏は言います。

Chen 博士は、マウスで SYPL1 遺伝子が欠失すると、このタンパク質輸送システムが崩壊し、重要な代謝酵素や必須タンパク質が CD に輸送されなくなり、その結果、小胞のない空の CD が生じると指摘しています。これは彼がこれまで見たことがなかったものです。 その結果、主要なCD内容がないと、変異精子は運動性と浸透圧の変化に対処する能力を失い、曲がり、不妊症につながります。

「この研究は、CD の形成とその潜在的な機能を理解する上での画期的な進歩であると信じています」とチェン氏は言います。 「細胞レベルでは、精子が卵子に到達するために将来使用できるよう、積荷をCDに積極的に輸送する特殊なタンパク質輸送システムが存在することを理解するのに役立ちます。

「基本的に、この発見は、この神秘的な精子の構造についての人々の誤解を変えるでしょう。 これは、ヒトおよび動物の生殖能力のバイオマーカーとしての CD に関する研究、そしておそらくは生殖能力制御のためのこの新しい経路を標的とする研究に新たな道を開くことになるでしょう。」

研究が雑誌に掲載される ネイチャーコミュニケーションズ、そして研究は国立衛生研究所とMSU AgBioResearchによって部分的に資金提供されました。 チェン氏のチームには、イリノイ大学、マギル大学、中国農業大学の協力者も含まれている。

ソース： ミシガン州立大学