Ny struktur upptäckt i mänskliga spermiesvansar
För att en spermie ska kunna simma och ett barn bli till behövs en väl fungerande spermiesvans. Genom att använda cryo-elektrontomografi har forskare vid Göteborgs universitet, tillsammans med forskare i USA, hittat en helt ny nano-struktur inne i spermiernas svansar.
Första högupplösta 3D-bilden av en intakt mänsklig spermie tagen med kryoelektronmikroskopi.
Mänskliga spermier är oerhört viktigt för all vår fortplantning. Därför är det lätt att anta att vi i detalj vet hur de ser ut.
Men nu har en internationell forskargrupp, genom att använda cryo-elektrontomografi, hittat en helt ny nano-struktur inne i spermiesvansarna.
Metoden, som Joachim Frank, Jacques Dubochet och Richard Henderson tilldelades nobelpriset för 2017, ger 3D- bilder av hur celler är uppbyggda.
– Eftersom cellerna avbildas fastfrusna i is, utan tillsättning av kemikalier som kan dölja cellens minsta strukturer, så kan till och med enskilda proteiner ses på plats inuti cellen, säger Johanna Höög, forskare på institutionen för kemi och molekylärbiologi vid Göteborgs universitet.
Svansen påverkar förmåga att simma
Det behövs en väl fungerande spermiesvans för att en spermie ska kunna simma och ett ägg bli befruktat.
Svansen är en mycket komplex maskin som består av omkring tusen olika sorters byggstenar. Den viktigaste byggstenen heter tubulin, som formar långa rör (mikrotuber). Rören ligger inuti spermiesvansen.
På rören sitter tusentals motorproteiner fast. Motorproteinerna är molekyler som kan röra sig. Genom att sitta fast på en mikrotub och ”gå på mikrotuben bredvid” så drar motorproteinerna i spermiesvansen, som då böjs och därmed kan spermien simma.
– Det är helt otroligt att det kan fungera egentligen. Rörelsen av tusentals motorproteiner måste ju koordineras in i minsta detalj för att spermien ska kunna simma, säger Johanna Höög, som har lett studien.
Ville skärskåda spermiens svans
Forskningen påbörjades för att forskarna vill se hur mänskliga spermiesvansar ser ut i 3D. Det skulle ge ledtrådar till hur spermier fungerar, på samma sätt som en ritning av en motor hjälper till att förklara hur den fungerar.
– När vi tittade på den första 3D- avbildningen av den allra yttersta biten av en spermiesvans fick vi syn på något vi aldrig sett förut inuti rören (mikrotuberna) - en spiral som sträckte sig in från spermietippen och var ungefär en tiondel av svansens längd.
Vad spiralen gör där och vad den består av, och om den är viktig för att spermierna ska kunna simma, är nu frågor som forskargruppen kommer att fokusera på att besvara.
– Vi tror att denna spiral möjligen fungerar som en kork inuti mikrotuberna (rören), så att de inte fortsätter att växa och krympa som de vanligtvis gör, utan att spermiens energi kan riktas helt och hållet mot att simma snabbt mot ägget, säger Davide Zabeo, som varit drivande doktorand bakom upptäckten.
Studien som nu publicerats i den vetenskapliga tidskriften Scientific Reports är ett samarbete mellan forskare vid Göteborgs universitet och forskare vid University of Colorado i USA.
Artikelns namn: A lumenal interrupted helix in human sperm tail microtubules.
Kontakt:
Johanna Höög, forskare vid institutionen för kemi och molekylärbiologi, Göteborgs universitet, 031-786 39 37, 0766-18 39 37, johanna.hoog@gu.se
Foto:
Bild 1: Längst ut i spermiesvansens tipp fanns det nästan bara mikrotuber (turkosa på bilden), men inuti dessa tuber har nu forskare på GU upptäckt en spiralstruktur (grön) som aldrig setts förut.
Bild 2: Johanna Höög, foto Malin Arnesson.
Bild 3: Första högupplösta 3D-bilden av en intakt mänsklig spermie tagen med kryoelektronmikroskopi. På bilden syns mikrotuber och cellens omslutande membran samt en 3D-modell av hela spermiesvanstippen.
Bild 4:Davide Zabeo.