Ученые из морской биологической лаборатории (MBL), определили ключевую молекулу, управляющую хемоаттракцией между сперматозоидами и яйцеклетками морских беспозвоночных. Исследование было недавно опубликовано в Nature Communications.
Более 100 лет назад директор MBL Ф. Р. Лилли из Чикагского университета обнаружил, что яйца морских беспозвоночных выделяют химический фактор, который привлекает сперму. Этот процесс, называется хемотаксисом. Сперматозоиды плывут в сторону химического раздражителя, чтобы достичь яйцеклетки, чему способствует пульсирующее повышение концентрации ионов кальция Ca2+ в хвосте сперматозоида, которые влияют на скорость передвижения.
В последние годы было выявлено много клеточных компонентов, которые транслируют стимуляцию хемоаттрактанта в реакцию Ca2+, но ключевой компонент обнаружен не был. Предпосылкой для ионов Ca2+ спермы, способных войти в хвост сперматозоида, является то, что рН сперматозоидов становится более щелочным. Молекула, которая приводит к этому изменению рН, оказалась неуловимой.
В этом новом докладе У. Бенджамин Каупп, научный сотрудник центра передовых европейских исследований Caesar (Бонн, Германия), обнаружил эту молекулу. Каупп провел 18 лет в MBL, изучая проблему по стопам Ф. Р. Лилли.
Натрий-протонный обменник в сперматозоидах активируется “растяжкой” положительно заряженных аминокислот. Также его можно назвать датчиком электрического напряжения. Когда сперматозоиды захватывают молекулы хемоаттрактанта, напряжение становится более отрицательным, поскольку калиевые каналы открываются и ионы калия К+ покидают клетку. Это изменение регистрируется обменником, который начинает “выталкивать” протоны от клетки. Когда этот механизм отключен, Ca2+ импульсы в хвосте сперматозоида подавляются, и сперматозоиды теряются на пути к яйцеклетке.