科學(xué)家發(fā)現(xiàn)難以捉摸的分子可以幫助精子找到卵子

附屬于海洋生物實驗室(MBL)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種關(guān)鍵分子，它可以驅(qū)動海洋無脊椎動物精子和卵細(xì)胞之間的化學(xué)吸引。該研究最近發(fā)表在Nature Communications上。

100多年前，芝加哥大學(xué)的MBL主任FR Lillie發(fā)現(xiàn)，來自海洋無脊椎動物的卵子釋放出一種吸引精子的化學(xué)因子，這一過程稱為趨化性。就精子而言，精子游動化學(xué)梯度到達卵子，輔助精子尾部的鈣離子(Ca2 +)濃度脈動上升，控制其跳動。

在過去的幾年中，已經(jīng)揭示了許多將化學(xué)引誘劑刺激轉(zhuǎn)化為Ca2 +反應(yīng)的細(xì)胞成分，但是缺少一種關(guān)鍵成分。精子環(huán)境中能夠進入尾部的Ca2 +離子的先決條件是精子細(xì)胞的pH變得更加堿性。導(dǎo)致這種pH變化的分子難以捉摸。

在這份新報告中，來自德國波恩高級歐洲研究中心(Caesar)的MBL惠特曼中心科學(xué)家U. Benjamin Kaupp發(fā)現(xiàn)了這種分子。Kaupp在MBL進行了18個夏天的研究，以探索FR Lillie最初的追求。

Kaupp及其同事發(fā)現(xiàn)的分子允許鈉離子流入精子細(xì)胞，并作為交換，將質(zhì)子轉(zhuǎn)運出細(xì)胞。這種所謂的鈉/質(zhì)子交換器已經(jīng)知道很長時間了，但是這個是特殊的。它是一種嵌合體，具有離子通道的結(jié)構(gòu)特征，稱為起搏器通道，可控制我們在大腦中的心跳和電活動。

精子細(xì)胞中的鈉/質(zhì)子交換，如起搏器通道，由一段稱為電壓傳感器的帶正電荷的氨基酸激活。當(dāng)精子捕獲化學(xué)引誘物分子時，電壓變得更負(fù)，因為鉀通道打開而鉀離子離開細(xì)胞。電壓傳感器記錄這個電壓變化，交換器開始從電池輸出質(zhì)子;細(xì)胞的內(nèi)部變得更加堿性。當(dāng)這種機制被禁用時，精子尾部的Ca2 +脈沖受到抑制，精子在航行到卵子時就會丟失。

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