Niepłodność męska wkrótce lepiej zrozumiana… dzięki drożdżom!

Uczonym udało się wykazać, że proces tworzenia się spermatozoidów przypomina bardzo do procesu sporulacji zachodzącego u drożdży. Jest to podobieństwo, które powinno pozwolić lepiej zrozumieć, a tym samym – rozwiązać, problemy męskiej niepłodności. W dzisiejszych czasach, bezpłodność męska jest wynikiem zanieczyszczenia środowiska oraz licznych produktów reprotoksycznych (działający szkodliwie na rozrodczość), jakie znajdują się w naszym otoczeniu.

Średnio, liczba produkowanych spermatozoidów drastycznie spadła, i to już od 50 lat, a poza tym, spermatozoidy, które pozostały, nie zawsze są u szczytu formy. Spermatogeneza, czyli bardzo złożony proces produkcji spermy i plemników, jest tu przyczyną. W rzeczywistości, niewydolność w tworzeniu tych komórek jest być może hamulcem, który powoduje, że plemniki nie mogą przedostać się w macicy do jajeczka, gotowego do zapłodnienia.

Aby plemnik był mobilny i szybki, musi zostać odpowiednio wyprofilowany oraz najlżejszy, jak to tylko możliwe. Plemnik jest więc z tego powodu wyposażony w ogonek, czy też wić, która jest rodzajem steru i która służy jedynie do poruszania się. Oprócz tego plemnik ma jeszcze główkę, która powinna gromadzić tyle energii, aby wystarczyło jej na dotarcie aż do linii końcowej, a także cały materiał genetyczny, przeznaczony do wymieszania się z dziedzictwem genetyczynym komórki jajowej.

DNA jest także skompaktowane w komórkach somatycznych, ale w głowie plemnika takie spakowanie jest jeszcze bardziej zaawanowane. Zazwyczaj to histony kompaktują DNA. Te proteiny nawijają DNA wokół siebie, w postać nukleosomów, które swoim wyglądem przypominają naszyjnik z pereł. Następnie nukleosomy wiążą się ze sobą, tworząc w ten sposób chromatynę. W przebiegu spermatogenezy, histony są zastępowane przez inne proteiny, mniejsze, tak zwane protaminy, które pozwalają na skondensowanie większej ilości DNA.

Zastąpienie histonów przez protaminy jest procesem jeszcze bardzo mało poznanym i wyjątkowo kompleksowym. Jeśli ten proces nie przebiega poprawnie, plemniki nie będą dobrze funkcjonować. I to właśnie jest niepłodność męska.

Naukowcy z CNRS, z INSERM oraz z Uniwersytetu imnienia Josepha Fouriera w Grenoble, spróbowali zrozumieć ten proces, porównując przebieg spermatogenezy u myszy oraz przebieg sporulacji u drożdży. Ten grzyb jednokomórkowy, powstaje w rzeczywistości drogą mejozy komórek skondensowanych, które mogą być odporne na pewne szczególne warunki. Proces jest funkcjonalnie bliski spermatogenezie, może więc mechanizm na poziomie molekularnym jest identyczny?

Analiza molekularna sporulacji u drożdży, opublikowana w przeglądzie naukowym Genes&Development, wykazała, że histony są celem modyfikacji posttranslacyjnych, które następują w ściśle określonym porządku w przebiegu mejozy, i których nie można zaobserwować w przebiego mitozy. Te modyfikacje są w pierwszym rzędzie fotosforylacją histonu H3 zachodzącą na aminokwasie teronina 11. Później histon H4 ulega acetylacjom aminokwasów lizynowych w pozycji 5, 8 i 12, które wydają się bardzo ważne dla przebiegu zastąpienia histonów przez protaminy.

Naukowcy wykazali, że z punkut widzenia molekularnego prosce jest podobny do procesu spermatogenezy zachodzącej u myszy. Te same modyfikacje posttranslacyjne są obserwowane w histonach, w dodatku w tym samym porządku chronologicznym. Rezultaty te wskazują, że mechanizm został zachowany w przebiegu ewolucji między drożdżami i ssakami, oraz to, że mechanizm ten jest prawdopodobnie ciągle taki sam u człowieka.

Przyszłe prace badawcze, przeprowadzane na drożdżach, które są organizmem bardzo łatwym do badania, pozwolą z pewnością lepiej zrozumieć i lepiej leczyć problemy niepłodności męskiej.