烷基百科|是什么阻碍了精子勇往直前？

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烷基八氮

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每个人的生命起点，有赖于精子勇往直前地游动，最终与卵子结合。在精子运动的过程中，其尾部（也就是鞭毛）发挥了至关重要的作用：鞭毛必须以非常精确和协调的方式跳动，才能推动精子向前。

《科学》杂志上的一项研究中，科学家们发现，过去鲜有人关注的一种蛋白质修饰机制，是确保精子鞭毛以正确节奏跳动的关键。动物实验提供的直接证据表明，缺少这种特殊的蛋白质修饰，精子无法保持直线运动，只能原地打转，最终导致雄性不育。

打转的精子登上了《科学》封面

这项研究的第一作者、法国居里研究所（Institut Curie）的Sudarshan Gadadhar 博士解释说：“精子鞭毛的核心由微管蛋白组成，同时还有数以万计的微型分子马达，即动力蛋白（dynein），它们紧密协调，有节奏地弯曲微管，导致鞭毛跳动和转向。”

微管蛋白广泛存在于各种细胞中，不同类型的细胞中，它们会被一系列不同的酶添加上不同的“分子标签”，从而发挥不同的功能。而在像精子这类具有鞭毛（或纤毛）的细胞中，科学家们发现，微管蛋白上会被添加一种特殊的甘氨酸标签，因此这一过程被称为甘氨酸化（glycylation），迄今为止还少有人研究。

在这项研究中，为了探索微管蛋白上的甘氨酸标签对于鞭毛和纤毛的功能有什么作用，科学家们构建了一种特殊的基因缺陷小鼠：它们同时缺少两种关键的酶，导致细胞的鞭毛（或纤毛）无法被甘氨酸化。

正常的精子鞭毛中，微管蛋白富含甘氨酸化修饰（绿色显示）；但基因缺陷小鼠的精子鞭毛中缺少这种“标签”

研究人员仔细检查了这种小鼠，并没有发现它们有什么明显的缺陷，像脑室、呼吸道等具备纤毛的组织，也表现正常。然而，体外受精试验却表明，这种雄性小鼠有不育的问题。

利用计算机辅助分析，研究人员观察到，这些小鼠的精子能够正常组装鞭毛，也能游动，然而鞭毛的跳动节奏变得紊乱。造成的结果是，精子无法正常地直线前进，而是沿着圆形路径绕圈。这种异常的运动模式意味着，精子将很难到达卵母细胞开始受精。

计算机辅助分析光学显微镜数据显示，正常精子的运动路线“勇往直前”（顶部），而突变型精子以打圈的方式运动

使用冷冻电子断层扫描，研究人员进一步从超微结构上确认，当微管蛋白缺乏这种甘氨酸化修饰，它们的整体组装没问题，但是动力蛋白的协调性受到了干扰，从而导致鞭毛异常跳动。这一结果很好地解释了为什么精子的活动能力变得异常。

超微结构显示，微管蛋白缺少甘氨酸化修饰时，“分子马达”动力蛋白的构象发生异常，阻碍了鞭毛的正常跳动

“我们的研究表明，甘氨酸化修饰对于控制鞭毛的动力蛋白是多么重要，很好地说明了微管蛋白的翻译后修饰可以直接影响其他蛋白质的功能。”研究作者总结说，“我们观察到，缺少这种蛋白质修饰会导致小鼠精子活动能力紊乱和雄性不育。”

而在论文的结论部分，科学家们指出：“鉴于人类精子比小鼠精子更容易受运动能力不足的影响，这一发现意味着，微管蛋白甘氨酸化紊乱可能也是人类某些男性不育症的基础。”

TOP Posted:2021-10-19 12:02 樓主引用 | 發表評論

gysgy

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