陈根:精子运动紊乱,原因为何?

文/陈根

一个婴儿由一个受精卵发育而来,这意味着一个卵子必须与2.5亿个精子中的一个受精。然而,近年来,有大量的研究指出男性生殖健康正受到损害,其中,西方国家和工业化国家已经报告了精子浓度的显著下降。

人类的精液质量下降可能正在成为地区性乃至全球性的的问题。与之相应的是不孕不育的发生率居高不下,其原因当中男性因素占一半左右。而从微观来看,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。

基于这样的背景,近日,《科学》杂志上的一项研究就揭示了确保精子鞭毛以正确节奏跳动的生理关键。研究显示,其关键在于一种蛋白质修饰机制,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

其中,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,参与多种生理活动。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)

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。结果发现,无法被甘氨酸化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。

研究人员表示,他们的工作表明,微管蛋白糖基化通过调节轴突动力蛋白的运动来调节哺乳动物鞭毛的运动。缺乏糖基化导致小鼠精子活力紊乱和雄性不育。考虑到人类精子比小鼠精子更容易受到精子活力不足的影响,这就意味着,微管蛋白糖基化的扰乱可能是人类某些形式的男性不育的基础。

(0)

相关推荐

  • 微管[微管]细胞学概念

    微管的功能 支架作用 以细胞核为中心向外放射状排列的微管纤维 细胞中的微管就像混凝土中的钢筋一样,起支撑作用,在培养的细胞中,微管呈放射状排列在核外,(+)端指向质膜(图9-20),形成平贴在培养皿上 ...

  • 科研 | 维也纳大学:拟南芥MPK4基因在病原触发的可变剪接中的作用

    编译:Yong-qin,编辑:十九.江舜尧. 原创微文,欢迎转发转载. 导读 植物可以识别保守的病原相关分子模式(PAMPs)并触发免疫反应(PTI),并进化出识别病原效应子(具致病性的分泌物)的富亮 ...

  • 真核细胞内的分子电机,有定子有转子,转速可达6万转/分钟,它的起源和形成是迷

    地球在30亿年前就已经诞生过最原初的生命.最原初的生命都是单细胞,而这些单细胞生命又分为真核细胞和原核细胞.其中很多的真核细胞会长出一个细小的鞭毛,这个鞭毛会驱动真核细胞,游来游去. 在五亿年前经历过 ...

  • Science:男性不育的新机制,微管蛋白糖基化可调控雄性生育能力

    微管(Microtubule)是真核细胞骨架的关键组成部分.尽管它们涉及多种功能,但在大多数细胞类型和生物体中,微管在结构上高度相似.糖基化是微管蛋白翻译后修饰最少的研究之一,迄今为止,糖基化仅在纤毛 ...

  • 细菌的鞭毛,草履虫的纤毛,咋不同?

    按 在学习生命活动离不开细胞时,知道了草履虫有纤毛,在学习原核细胞和真核细胞时,知道了细菌有鞭毛.(点击蓝色字,进入相应的页面). 本文就来介绍下鞭毛和纤毛的异同. 鞭毛和纤毛均是细胞表面含有复合微管 ...

  • 精子为何能一往直前?《科学》论文解密精子游动

    精子的直线运动对正常的受精过程.物种的延续是至关重要的.但这一过程是如何受到控制的呢?近期在发表于<科学>封面文章中,一支国际合作研究团队对此进行了详细的研究,揭示了精子一往直前的秘密. ...

  • 氨溴特罗和盐酸氨溴索哪个祛痰药效果更好

    氨溴特罗是氨溴索和克伦特罗组成的复方制剂,其中盐酸氨溴索为黏痰溶解剂,能增加呼吸道黏膜浆液腺的分泌,减少粘液腺分泌,降低黏痰黏度,促进肺表面活性物质的分泌,增加支气管纤毛运动,使痰液容易咳出. 盐酸克 ...

  • 陈根:运动紊乱的精子,不被修饰的蛋白

    陈根 知名科技作家为你解读科技与生活的方方面面.4小时前 文/陈根 一个婴儿由一个受精卵发育而来,这意味着一个卵子必须与2.5亿个精子中的一个受精.然而,近年来,有大量的研究指出男性生殖健康正受到损害 ...

  • 陈根:火箭振荡原因,未来有望解决

    文|陈根 此前,美国土星5号运载火箭在发射升空过程中,由于出现了纵向耦合振动,5台发动机中有2台在第二级火箭燃烧期间提前关闭,第三级也未能重新点燃.同时期苏联为登月研制的N-1运载火箭,进行的4次飞行 ...

  • 陈根:鼾声如雷,原因为何?

    文/陈根 阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA),表征:鼾声如雷. 当正常呼吸时,气体交换的关键是喉以上的上呼吸道,使气体畅通地进入气管支气管,如果由于某种原因,这段气流受阻就将出现打鼾或阻塞性睡眠呼吸暂停.事 ...

  • 陈根:运动有益健康,早上还是晚上?

    文/陈根 运动具有广泛的全身作用,而运动对健康的益处也早已众所周知.锻炼身体可以激活免疫系统,可以帮助循环,增加机体弹性.帮助放松.运动通过对身体不同部位的物理刺激,使得身体重新设计养分分配的固定模式 ...

  • 陈根:运动有益身体健康,运动助力免疫抗癌

    文/陈根 运动具有广泛的全身作用,而运动对健康的益处也早已众所周知. 另一方面,有研究发现,运动的癌症患者比不运动的预后更好.然而,这一抗癌过程具体如何发挥作用,在生物学机制方面仍然未知.一种合理的解 ...

  • 陈根:运动抗癌,免疫之变

    文/陈根 运动具有广泛的全身作用,而运动对健康的益处也早已众所周知. 另一方面,有研究发现,运动的癌症患者比不运动的预后更好.然而,这一抗癌过程具体如何发挥作用,在生物学机制方面仍然未知.一种合理的解 ...

  • 陈根:免疫与衰老,必然结果与重要原因

    文/陈根 衰老是人类无法回避的永恒话题.人类的衰老是一个复杂的生理过程,是因时间推移和与环境的作用而引起的分子.细胞和机体结构与功能的随机改变.衰老以进行性的生理功能和组织内环境稳定能力下降为特征,会 ...

  • 陈根:什么药,抵消了运动良效?

    文/陈根 运动与人体健康紧密相关.一个显而易见的好处是,运动可以激活免疫系统,帮助循环,增加机体弹性.帮助放松.运动通过对身体不同部位的物理刺激,使得身体重新设计养分分配的固定模式,从而重新建立新的平 ...

  • 陈根:用运动对冲久坐风险,现在即可开始

    文/陈根 近代科技进步,带来了舟车发达,不仅使得人走得路变少了,许多劳作也变得机械化了,如今,许多生产劳动都已经自动化,人们也从劳动力工作转向智力工作.坐,成了人们主要的生活姿势.更有部分人更是坐下去 ...