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Nature Communications :精子運動可以幫助診斷和治療男性不育癥

2021-07-08 02:29:01梅斯醫學
核心提示:近日,發表在《自然通訊》上的研究基于此前Sushil Khanal博士的研究進一步發現,精子頸部的非典型中心粒作為一個傳輸系統,控制著精子頭部的抽動,機械地使精子尾部運動與新的頭部運動同步,該研究為男性不育癥的診斷和治療策略提供了創新途徑。

生殖成功取決于由軸突蛋白介導的微管滑動驅動的高效精子運動。精子細胞由頭和尾組成,通過頸部連接。頸部含有兩個中心點,一個是靠近細胞核的近端中心點(PC),另一個是位于鞭毛基部的遠端中心點(DC)。在大多數真核生物中,包括人類、牛和大多數其他哺乳動物,PC呈圓柱形,類似于典型的中心粒。一直以來,中心粒歷來被認為是一種剛性結構,像一個減震器。

此前,西班牙托萊多大學Sushil Khanal博士領導的研究發現父親在受精過程中通過精子捐贈的不是一個而是兩個中心粒,新發現的精子結構稱為非典型中心粒,可能會導致不孕、流產和出生缺陷,該發現改變了生殖生物學的教條。

近日,發表在《自然通訊》上的研究基于此前Sushil Khanal博士的研究進一步發現,精子頸部的非典型中心粒作為一個傳輸系統,控制著精子頭部的抽動,機械地使精子尾部運動與新的頭部運動同步,該研究為男性不育癥的診斷和治療策略提供了創新途徑。

該研究使用游動技術來選擇用于快速冷凍的牛精子,通過一些列跟蹤標識觀察精子運動。

研究發現,在哺乳動物的精子中,非典型的遠端中心粒(DC)及其周圍的非典型中心粒周圍基質形成一個動態基底復合體(DBC),促進了一連串的內部滑動變形,將尾部跳動與不對稱的頭部扭結聯系起來。在不對稱的尾部跳動過程中,DC的右側及其周圍相對于左側向右滑動約300納米。整個DBC的變形被傳遞到頭尾交界處;因此,頭部向左傾斜,產生了一個扭結運動。

這些發現表明,DBC演變為一個動態的連接體,將精子的頭部和尾部耦合成一個單一的自我協調系統。

該研究作者,托萊多自然科學和數學學院生物科學教授Tomer Avidor-Reiss博士說:"我們認為精子頸部的非典型中心粒是一種進化創新,其功能是使精子運動得更好。"

原始出處:

Sushil Khanal, Miguel Ricardo Leung, Abigail Royfman, Emily L. Fishman, Barbara Saltzman, Hermes Bloomfield-Gadêlha, Tzviya Zeev-Ben-Mordehai, Tomer Avidor-Reiss. A dynamic basal complex modulates mammalian sperm movement. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-24011-0

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