Natürlich vorkommender Mechanismus beeinträchtigt die Fruchtbarkeit

Ein von Yale geleitetes Forschungsteam hat herausgefunden, wie ein natürlich vorkommender biologischer Mechanismus, der bei Säugetieren vorkommt, die Interaktion von Spermien mit einer Eizelle verhindern und so der Befruchtung im Weg stehen kann. Diese Entdeckung, die an Nagetiermodellen gemacht wurde, bietet einen neuen Weg für die wissenschaftliche Forschung, um Menschen zu helfen, die mit Fruchtbarkeitsproblemen kämpfen, und eröffnet gleichzeitig eine neue Forschungsrichtung für die Entwicklung von Verhütungsmethoden. Die Ergebnisse erscheinen in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Erkennung und Verschmelzung von Spermien und Eizellen

„Dies wird direkte Auswirkungen auf die Forschung zu Unfruchtbarkeit und Empfängnisverhütung haben, insbesondere auf die Immununfruchtbarkeit und die Immunempfängnisverhütung“, sagte Steven Tang, Assistenzprofessor für Molekularbiophysik und Biochemie an der Yale-Fakultät für Kunst und Wissenschaften und korrespondierender Autor der Studie. In den Vereinigten Staaten leiden 9% der Männer und 11% der Frauen im gebärfähigen Alter an Fruchtbarkeitsproblemen. Einige dieser Probleme sind auf Fehler bei der korrekten Erkennung, Anhaftung und Verschmelzung von Spermien und Eizellen zurückzuführen. Ein wichtiger Teil des Fruchtbarkeitsprozesses betrifft IZUMO1, ein Protein auf der Oberfläche von Samenzellen, und JUNO, einen Rezeptor auf der Eizelle: Die IZUMO1-JUNO-Verbindung ermöglicht die Erkennung und Verschmelzung von Spermien und Eizellen. Eine Möglichkeit, diese Verbindung zu unterdrücken, ist ein Spermien-Antikörper namens OBF13. Dieser natürlich vorkommende Antikörper – der vor 40 Jahren an der Universität Osaka in Japan entdeckt wurde – kann IZUMO1 erkennen und die Befruchtung stören. Bisher waren die Einzelheiten dieses Mechanismus jedoch unbekannt.

Für die neue Studie analysierten die Forscher die Röntgenkristallstruktur von IZUMO1, wenn es mit OBF13 in Kontakt kam. Die Forscher fanden heraus, dass OBF13 sich so an Spermien anlagert, dass es die Art und Weise, wie Spermien mit einer Eizelle in Kontakt kommen, neu konfiguriert. Die Analyse identifizierte auch eine hochaffine (eng bindende) Variante von OBF13, die die Befruchtung von Eizellen durch Spermien wirksam blockiert.

Darüber hinaus identifizierten die Forscher wichtige Aminosäure-Stellen auf JUNO, die seine Fähigkeit zur Bindung an IZUMO1 definieren. Wenn auf diese Stellen zugegriffen wird, können sie Spermien und Eizellen zur Befruchtung binden, trotz der Störung durch OBF13 oder seine Variante. In dieser Arbeit berichten sie über die erste Antikörper-Antigen-Komplexstruktur gegen Spermien. Die Forscher liefern hochauflösende Informationen, die Wege zur Entdeckung von IZUMO1-Regulatoren eröffnen, die Entwicklung von Leitantikörpern und niedermolekularen Inhibitoren leiten und das Wirkstoff-Screening für die Entwicklung von Verhütungsmitteln unterstützen werden.