В хвосте сперматозоида нашли ранее неизвестные структуры

Ученые обнаружили белковые «спирали» в микротрубочках, из которых состоит жгутик сперматозоида. В перспективе открытие может помочь в исследованиях проблемы бесплодия.

Группа ученых из Швеции и США обнаружила ранее неизвестные спиральные структуры в составе микротрубочек, из которых состоит жгутик сперматозоида, позволяющий половой клетке передвигаться. Микроскопические спирали получили название TAILS (Tail Axoneme Intra-Lumenal Spiral). В чем заключается их функция, пока неизвестно: ученые считают, что спирали могут контролировать направление движения сперматозоида или помогать ему поддерживать скорость. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.

Обнаружить новые объекты помог метод криоэлектронной томографии (Cryogenic electron tomography, CryoET). Этот метод часто используют при изучении клеток. Образцы для исследования быстро замораживают при помощи жидкого этана либо других охлаждающих веществ, чтобы вода в растворе с образцами не успела превратиться в острые кристаллы льда и разрушить хрупкие клеточные структуры. Замороженные образцы фотографируют с помощью просвечивающего электронного микроскопа, разворачивая под разными углами. Затем снимки объединяют в трехмерную модель.

С помощью этого метода исследователи изучили хвост (жгутик) сперматозоида — орган, позволяющий клетке двигаться. Осевая нить жгутика, аксонема, состоит из «кольца» микротрубочек, полых белковых цилиндрических структур. К ним прикреплены моторные белки, способные двигаться по поверхности трубочек. Их координация позволяет сперматозоиду передвигаться по сложным траекториям, обходя препятствия.

Новые структуры обнаружили в кончике хвоста клетки. Внутри микротрубочек находились белковые спиральные элементы с «шагом» закручивания, равным 8 нм. Для чего они нужны, ученые пока не знают. Ведущий автор работы Давиде Забео (Davide Zabeo) поясняет: «Мы считаем, что эти спирали могут служить “пробкой” внутри микротрубочек, не давая им расширяться и сжиматься в процессе движения. Вместо этого [спирали] позволяют направить всю энергию сперматозоида на быстрое движение к яйцеклетке». По еще одной версии, TAILS помогают контролировать направление движения.  

Спиральные структуры TAILS / © University of Gothenburg

Исследования структур TAILS расскажут не только о движении сперматозоидов, но и о его нарушениях. В перспективе это может помочь в лечении бесплодия.

Ранее американские ученые установили, что большие сперматозоиды двигаются сравнительно медленно — это уменьшает шансы этих клеток на оплодотворение.