Neue Entdeckung enthüllt, wie die Eizelle den Spermieneintritt kontrolliert

Nach der Befruchtung der Eizelle durch ein Spermium strafft sich die umgebende Eihülle und verhindert so mechanisch das Eindringen weiterer Spermien und den damit verbundenen Tod des Embryos. Dies geht aus einer neuen Studie hervor, die von Forschern des Karolinska Institut durchgeführt und in der Zeitschrift Cell veröffentlicht wurde. Die Arbeit erklärt auch, wie Mutationen in Eihüllenproteinen weibliche Unfruchtbarkeit verursachen, und schließlich zu neuen Verhütungsmethoden führen können.

Wie die Befruchtung funktioniert

Die Befruchtung bei Säugetieren beginnt, wenn sich ein Spermium an der Eihülle festsetzt, einer fadenförmigen extrazellulären Hülle, die das Spermium durchdringen muss, um mit der Eizelle zu verschmelzen. Jetzt hat ein internationales Forscherteam die Struktur und Funktion des Proteins ZP2, einer Eihüllenfilamentkomponente, die eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Interaktion von Eizelle und Sperma bei der Befruchtung spielt, detailliert kartiert. „Es war bekannt, dass ZP2 gespalten wird, nachdem das erste Sperma in die Eizelle gelangt ist, und wir erklären, wie dieser Vorgang die Eihülle härter und undurchlässiger für andere Spermien macht“, erklärte Luca Jovine, Professor an der Abteilung für Biowissenschaften und Ernährung des Karolinska Institut, der die Studie leitete.

Dadurch wird Polyspermie – die Verschmelzung mehrerer Spermien mit einer einzigen Eizelle – verhindert, die für den Embryo tödlich ist. Die Veränderungen in der Eihülle nach der Befruchtung sind auch für die weibliche Fruchtbarkeit von entscheidender Bedeutung, da sie den Schutz des sich entwickelnden Embryos bis zur Einnistung in die Gebärmutter gewährleisten. Die neuen Erkenntnisse könnten daher Auswirkungen auf die Entwicklung nicht-hormoneller Verhütungsmittel haben, die in die Bildung der Eihülle eingreifen. Darüber hinaus erklärt die Studie eihüllenbedingte Formen weiblicher Unfruchtbarkeit.

Mutationen in den Genen, die für Eihüllenproteine ​​kodieren, können weibliche Unfruchtbarkeit verursachen, und immer mehr solcher Mutationen werden entdeckt. Die Forscher hoffen, dass ihre Studie zur Diagnose weiblicher Unfruchtbarkeit und möglicherweise zur Verhinderung ungewollter Schwangerschaften beitragen wird. Wichtig ist, dass die Studie auch zeigt, dass ein Teil von ZP2, von dem früher angenommen wurde, dass er als Rezeptor für Spermien fungiert, nicht notwendig ist, damit sich Spermien an der Eizelle festsetzen können.

Dies wirft die Frage auf, was der wahre Spermienrezeptor auf der Eihülle ist, die die Forscher weiter untersuchen wollen. Die Forscher kombinierten Röntgenkristallographie und Kryo-EM, um die 3D-Struktur von Eihüllenproteinen zu untersuchen. Die Interaktion zwischen Spermien und Eiern, die Mutationen im ZP2-Protein tragen, wurde an Mäusen funktionell untersucht, während das KI-Programm AlphaFold verwendet wurde, um die Struktur der Eihülle beim Menschen vorherzusagen.