《Science》精子活動異常? 科學家:鞭毛蛋白缺醣基化惹的禍

2021/01/08
《Science》精子活動異常? 科學家:鞭毛蛋白缺醣基化惹的禍
今(8)日,一組由法國和德國科學家組成的團隊,解開了精子在游動時,精子鞭毛內「醣基化」(glycylation)這項蛋白修飾作用的詳細機制,對於男性不孕症研究提供了全新見解。該論文發表於頂尖期刊《S

編譯/巫芝岳

(8)日,一組由法國和德國科學家組成的團隊,解開了精子在游動時,精子鞭毛內「醣基化」(glycylation)這項蛋白修飾作用的詳細機制,對於男性不孕症研究提供了全新見解。該論文發表於頂尖期刊《Science》。

組成細胞骨架的重要結構——「微管」(tublin),是雄性動物的精子中,用以游動的鞭毛主要成分。過去研究已指出,轉譯後修飾(post-translational modification)的「醣基化」作用,對於纖毛和鞭毛是不可或缺的,但其中作用機轉仍然未知。

(編按:醣基化係指在酵素作用下,將蛋白質附加上醣類的過程。)

為了瞭解其中的機制,該研究團隊先以基因改造方式,打造出缺乏兩種「微管-酪氨酸連接樣」(tubulin tyrosine ligase-like, TTLL)酵素,TTLL3TTLL8的突變小鼠進行研究,該突變會導致小鼠精子鞭毛完全缺乏醣基化。

研究人員接著透過冷凍電子顯微鏡,觀察了精子鞭毛運動時的分子結構。他們發現,具有突變的鞭毛雖分子結構仍正常,但突變會干擾鞭毛動力蛋白的協調活動,因此導致其游動紊亂,只能繞圈打轉而非線性前進游動。

該研究團隊由法國居理學院(Institut Curie)、德國馬克斯·普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所(MPI-CBG)、德國波昂大學(University of Bonn)先天性免疫研究所等單位的科學家組成。

論文第一作者,居理學院博士後研究員Sudarshan Gadadhar解釋,精子鞭毛的核心,是由微管和許多稱為動力蛋白(dyneins)的微小分子馬達組成,我們發現這些動力蛋白的活性必須透過醣基化作用,才能彼此緊密協調,讓精子鞭毛正常擺動。

研究團隊表示,這項結果證明了在動物細胞的鞭毛中,醣基化對其基本的運動有多重要。此外,由於人類比起小鼠,更容易因為精子運動能力不足而影響受孕,因此該研究結果也暗示了,微管醣基化的問題,很可能是造成部分男性不孕的原因之一。

參考資料:

1.論文原文:https://science.sciencemag.org/content/371/6525/eabd4914.full

2.https://www.news-medical.net/news/20210107/Glycylation-essential-to-keep-sperm-swimming-in-a-straight-line-shows-study.aspx