Science：严重停顿!微管卵白糖基化节制精子活动机制

2021年1月13日讯/BIOON/---每个真核细胞的一个紧张构成部门是细胞骨架。微管是由一种叫做微管卵白的卵白构成的小管，是细胞骨架的一部门。纤毛和鞭毛，是咱们身材中年夜多半细胞中伸出的天线状构造，含有许多微管。鞭毛的一个例子是精子的尾巴，它是雄性生养的紧张前提，因而也是有性繁衍的紧张前提。鞭毛必需以十分准确和协调的方式跳动，能力使精子逐渐游动。要是做不到这一点，就会招致雄性不育。

在一项新的研讨中，来自法国巴黎居里研讨所、巴黎科钦研讨所、德国马克斯-普朗克分子与学研讨所、波恩年夜学和意年夜利米兰人类技术中间等研讨机构的研讨职员如今发现微管卵白的一种特别的称为糖基化（glycylation）的酶修饰是让精子坚持直线游动的症结。这些发现提示着对这种修饰进行烦扰能够是人类某些模式的男性不育症的本源。相关研讨成果颁发在2021年1月8日的Science期刊上，论文题目为“Tubulin glycylation controls axonemal dynein activity, flagellar beat, and male fertility”。

图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abd4914。

咱们体内的细胞应用咱们的DNA文库提取蓝图，这些蓝图包括构建构造和称为卵白的分子机械的指令。但故事并没有到此为止：卵白可以被酶修饰。这类修饰的产生早已为人所知，但令人诧异的是，它们的功效在许多环境下却不为人所知。咱们缺乏深化相识的一个很好的例子是微管卵白产生修饰所发扬的作用。微管是用于在细胞中制作支架的长丝。尽管微管在咱们体内的一切细胞中高度类似，然则它们实行着各类各样的功效。微管最业余的功效之一是在精子尾部或鞭毛中发现的。精子鞭毛对男性的生养才能和有性繁衍至关紧张。它们必需以一种十分准确和协调的方式跳动，以使精子逐渐游动，要是做不到这一点，就会招致男性不育。为了使精子坚持直线游动，酶对微管卵白的修饰是必不行少的。此中的一种修饰被称为糖基化，是迄今为止对微管卵白的修饰中摸索起码的一种。

这些研讨职员对糖基化进行了细心研讨。他们发现，在没有这种微管卵白修饰的环境下，鞭毛的跳动方式会被捣乱，招致精子年夜多绕圈游动。论文第一作者、巴黎居里研讨所的Sudarshan Gadadhar解释说，“精子鞭毛的焦点是由微管构成的，还无数以万计的称为能源卵白（dynein）的巨大分子马达，这些分子马达使得这些微管有节拍地蜿蜒，从而发生一波又一波的活动和转向。这些能源卵白的运动必需是慎密协调的。在没有糖基化的环境下，它们变得不协调，成果便是咱们突然看到精子在绕圈游动。”

为了找到谜底，这些研讨职员培养有缺乏对微管进行糖基化的酶的小鼠品系。论文独特通信作者、巴黎居里研讨所研讨员Carsten Janke说，“咱们在微管缺乏糖基化的小鼠的精子上察看到了功效性缺点，从而招致生养才能降低。因为作为模子体系的小鼠已知具备弱小的生养才能，人类的相似缺点能够会招致男性不育。”

为了找出为什么缺乏糖基化招致精子活动才能遭到烦扰和雄性不育，这些研讨职员使用高温电子显微镜来可视化察看精子鞭毛及其分子马达的分子构造。对渐变精子鞭毛的阐发显示，这种鞭毛是正确构建的，然则这种渐变烦扰了纤毛轴能源卵白---为鞭毛跳动提供能源的分子马达---的协调运动。这就解释了为什么精子细胞的游泳会遭到烦扰。

为什么这一发现如斯紧张？同为论文独特通信作者的马克斯-普朗克分子与学研讨所的Gaia Pigino和欧洲高级研讨中间的Luis Alvarez总结道，“这项研讨标明糖基化对鞭毛的能源卵白的节制是何等紧张，是微管修饰若何间接影响细胞中其他卵白的功效的一个典型例子。咱们的研讨成果提供了间接的证据标明微管通过微管卵白修饰的暗码，在调理根本生物进程中起着踊跃的作用。此外，这项研讨还指出了男性不育症的一个新机制。因为精子鞭毛是咱们体内泛滥类型的纤毛之一，咱们预计相似的微管卵白修饰在各类纤毛相关功效中都很紧张。是以，咱们的研讨为深化相识多种疾病翻开了一扇门，如发育阻碍、癌症、肾脏疾病或呼吸疾病和视觉疾病。”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Sudarshan Gadadhar et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abd4914.

2.Keeping sperm cells on track

https://phys.org/news/2021-01-sperm-cells-track.html