精子缺少這種修飾，就會原地轉圈，從而導致男性不育

文章來源：重慶送子鳥醫(yī)院      發(fā)布時間：2022-03-23

　　孩子是愛情的結晶，是家庭的瑰寶，但不幸的是，隨著生活壓力越來越大，環(huán)境污染越來越嚴重等因素，很多想生孩子的家庭都被不孕不育所困擾。

　　據(jù)統(tǒng)計，我國有5000多萬不孕患者，占正常育齡人口的10%以上。這個龐大的數(shù)字超出了我們的想象。更重要的是，研究表明，至少五分之一的不孕病例仍然無法解釋。同時，將近一半的不孕患者是由男性引起的。

　　2021年1月8日，由法國居里學院、巴黎薩克利大學和馬克斯·普朗克研究所組成的跨國研究團隊在國際頂級學術期刊《科學》雜志上發(fā)表了題為: 微管蛋白糖基化控制軸突動力蛋白活性、鞭毛搏動和男性生育力本文也被選為目前的封面論文。這項研究表明一種特殊的微管蛋白修飾—— 糖基化修飾精子保持直線游動非常重要。當這種改造受到干擾時，精子只能原地打轉，不能直線前進，這將導致某些形式的男性不育，從而揭示男性不育的新機制。微管 (微管蛋白) 它是真核細胞骨架的關鍵組成部分。有趣的是，雖然微管參與許多功能，但微管蛋白在大多數(shù)細胞類型和生物體中的結構非常相似。因此，認為微管蛋白翻譯后修飾組合形成的“微管蛋白密碼”是微管發(fā)揮不同功能的關鍵。值得注意的是，精子的尾鞭毛也是由微管組成的，鞭毛必須以非常精確協(xié)調的方式跳動才能保持精子游動，否則會導致男性不育。

　　以往的研究表明，甘氨酸修飾可能在精子鞭毛運動中起重要作用，但科學界對此方面仍缺乏深入了解。在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，當精子的微管蛋白缺乏甘氨酸修飾時，精子的運動方式會受到干擾，導致這些精子大部分只能轉圈游動，而不能直線運動。這篇文章的第一作者Sudarshan Gadadhar博士解釋說:“精子鞭毛的核心由微管和數(shù)萬個被稱為動力蛋白的小分子馬達組成。為了保證精子的正常活動，這些動力素的活動必須密切協(xié)調。然而，這項研究現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，在沒有甘氨酸的情況下，它們變得不協(xié)調，導致精子旋轉。”當精子的微管蛋白缺乏糖基化修飾時，精子的運動方式就會發(fā)生改變。

　　為了進一步探索這一現(xiàn)象背后的機制，研究小組構建了一個缺乏兩種酶的 (Ttll 3/Ttll 8/) 雙淘汰制鼠標模型。這兩種酶的失活導致細胞中纖毛和鞭毛缺乏糖基化修飾，從而研究糖基化修飾在這些細胞器中的作用。基于上述基因敲除小鼠模型，研究人員觀察到缺乏糖基化的小鼠精子存在功能缺陷，導致生育能力下降。TTL 3/Ttll 8/雙基因敲除小鼠顯示不育和精子活力下降。然后，研究小組使用低溫電子顯微鏡觀察鞭毛的分子結構及其分子馬達。對突變精子鞭毛的分析表明，這些鞭毛的構建是正確的，武器的結構被打亂了。同時，分類分析顯示Ttll 3/Ttll 8/雙基因敲除小鼠精子中ODAs和IDAs的發(fā)生率和分布發(fā)生了變化。這些超微結構的發(fā)現(xiàn)表明，糖基化是有效控制動力蛋白的動態(tài)沖程循環(huán)的必要條件，這對于產生生理鞭毛脈動是非常重要的。精子尾鞭毛中微管蛋白的糖基化修飾控制精子的運動。

　　總之，本研究表明了甘氨酸對控制精子鞭毛蛋白運動的重要性，從而揭示了男性不育的新機制。更重要的是，這一發(fā)現(xiàn)表明“微管蛋白修飾密碼”在基礎生物的微管調控過程中起著積極的作用。此外，微管是真核細胞骨架的重要組成部分，與許多疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關。因此，這項研究工作也為更深入地了解許多疾病打開了大門，如發(fā)育障礙、癌癥、腎臟疾病或呼吸和視覺障礙。