Белок ACTL7B необходим для формирования зрелых сперматозоидов

До 60% аминокислотной последовательности актин-подобных белков совпадает с актинами. Эти белки принимают участие в различных клеточных процессах, включая транспорт везикул и подвижность микротрубочек. Один из актин-подобных белков — ACTL7B — у мыши и человека экспрессируется в постмейотических круглых и удлиняющихся сперматидах. Его выявляют в цитоплазме и (в меньшей степени) в ядре. Полиморфизмы в гене ACTL7B были обнаружены в японской когорте с проблемами с фертильностью. Однако роль ACTL7B в фертильности и сперматогенезе не была доказана. Также не до конца ясна его молекулярная функция. Исследователи из Германии и Нидерландов показали на мышах, какую роль ACTL7B играет в сперматогенезе.

Авторы использовали систему CRISPR-Cas9 на зиготах, чтобы получить мышей с нерабочей копией Actl7b. Вмешательство привело к делеции 473 пар оснований и сдвигу рамки считывания. Исследователи получили гетерозигот Actl7b+/− и гомозигот Actl7b−/−, после чего использовали иммуногистохимическое окрашивание для изучения локализации ACTL7B. Белок выявлялся в цитоплазме круглых и удлиняющихся сперматид у мышей дикого типа и гетерозигот, причем у круглых сперматид окрашивание было ярче, чем у удлиняющихся. У мутантных гомозигот ACTL7B не был выявлен.

У гетерозигот не было проблем с фертильностью, но мутантные гомозиготные самцы были бесплодными. Вес яичек и их размер были снижены, что говорит о дефектах сперматогенеза. Это подтвердил и гистологический анализ. В головке и хвосте придатка яичка был выявлен клеточный мусор, сперматиды с нарушенной морфологией и округлые клетки, вероятно, незрелые. В этих клетках также наблюдали апоптоз. Число сперматозоидов было снижено в 1000 раз. Напротив, у гетерозигот сперматогенез не был нарушен.

Авторы выявили у мутантных гомозигот круглые сперматиды, развитие которых, по-видимому, было заблокировано. Цитоплазма у них была темная, что говорит об апоптозе и деградации. Незрелые зародышевые клетки выходили в просвет семенных канальцев. Организация самих канальцев была нарушена. Дополнительные тесты позволили предположить, что причина деградации сперматид — в аутофагии.

У мутантных гомозигот была нарушена синхронизация эпителиального цикла. Когорты сперматид на стадии IX начинают удлиняться, но не делают это синхронно. На стадии X появляются удлиненные сперматиды с нарушенной морфологией.

Так как ACTL7B присутствует в круглых сперматидах, авторы предположили, что уже на этой стадии он влияет на сперматогенез. У мутантных гомозигот реже образуются акросомальные структуры, они чаще являются дезорганизоваными. Жгутики формируются, но реже; они также часто образуют кластеры рядом с базальной мембраной. Инициируется ядерное ремоделирование и конденсация хроматина. Однако в сперматидах остается слишком много цитоплазмы. На более более поздних стадиях открепляются мембраны и акросомальные структуры. То есть ключевые процессы образования спермы инициируются, но, по всей видимости, идут неорганизованно. Аномальные сперматиды деградируют.

Авторы идентифицировали, с какими белками взаимодействует ACTL7B, с помощью коиммунопреципитации. Это были DYNLL1 и его паралог DYNLL2. Далее исследователи получили клетки HEK, стабильно экспрессирующие Actl7b, слитый с eGFP. На клетках они также подтвердили взаимодействие Actl7b с DYNLL1.

В яичках у мутантных гомозигот уровень DYNLL1 не был понижен. Однако его локализация изменялась. Потеря Actl7b в целом значительно влияла на протеом клеток. Уровни 30 белков повысились, а девяти белков понизились у мутантных гомозигот по сравнению с клетками дикого типа.

ACTL7B высококонсервативен у мышей и приматов, он находится под влиянием стабилизирующего отбора. Изменения кодирующей последовательности (мутации) являются нежелательными и выводятся из популяции. Это обычно говорит о важной роли гена и его белка.

Таким образом, потеря ACTL7B приводила к бесплодию у мышей, ассоциированному с отсутствием функциональных зрелых сперматозоидов. Авторы считают необходимым поиск подобных мутаций в человеческой популяции.

Белок FER1L5 необходим сперматозоиду, чтобы проникнуть в яйцеклетку