Международная группа ученых выяснила, что при ферментативной модификации белка тубулина сперматозоиды начинают передвигаться по прямой линии, что может являться одной из причин бесплодия.
Белки могут быть модифицированы другими белками, которые называют ферментами. То, что такие модификации происходят, известно уже давно, но результаты такого процесса во многих случаях остаются неизвестными.
Например, ученые ранее не знали о роли модификаций тубулина, белка, образующего микротрубочки. Это длинные нити, которые используются для создания каркасов в клетках. Несмотря на то, что микротрубочки почти одинаковы во всех клетках нашего организма, они выполняют самые разнообразные функции.
Одна из наиболее уникальных функций микротрубочек находится в хвосте сперматозоида, или жгутике. Жгутики сперматозоидов необходимы для мужской фертильности и полового размножения. Для того, чтобы сперматозоиды плавали по прямой линии, необходима модификация белка тубулина. Одна такая модификация, которая называется глицилированием, до сих пор не была хорошо изучена.
В новом исследовании ученые обнаружили, что при отсутствии этой модификации сперматозоиды в основном плавают по кругу. Чтобы выяснить, почему отсутствие глицилирования приводит к нарушению подвижности сперматозоидов и мужской субфертильности, команда использовала криоэлектронную микроскопию, чтобы визуализировать молекулярную структуру жгутика и его молекулярные двигатели.
Анализ мутантных жгутиков сперматозоидов показал, что они были правильно построены, но мутация мешала скоординированной деятельности аксонемных динеинов — двигателей, приводящих в действие жгутики. Это объясняет, почему плавание сперматозоидов было нарушено.
Результаты дают прямое доказательство того, что микротрубочки играют активную роль в регуляции фундаментальных биологических процессов. Кроме того, это исследование указывает на новый механизм, лежащий в основе мужского бесплодия.