Подвижность сперматозоидов коралла и человека регулируется одним механизмом

Ученые из Университета Пенсильвании описали молекулярный механизм регуляции подвижности сперматозоидов, общий для кораллов, морских ежей и человека. Во всех случаях движение сперматозоидов зависит от кислотности среды, поскольку регулируется pH-чувствительным ферментом — растворимой аденилатциклазой.

Изображение
Коралл Montipora capitata

Credit: Courtesy of the Barott laboratory | Пресс-релиз

Подвижность сперматозоидов у млекопитающих и иглокожих зависит от кислотности, поскольку регулируется pH-чувствительным ферментом — растворимой аденилатциклазой. Оказалось, что этот механизм в ходе эволюции появился очень рано. На примере коралла Montipora capitata ученые из Университета Пенсильвании показали, что у животных этой группы действует тот же механизм регуляции подвижности сперматозоидов, что и у млекопитающих и иглокожих: повышение pH в цитоплазме вызывает резкую активацию сигнальных путей, зависимых от цАМФ, и растворимой аденилатциклазы, которая заставляет сперматозоид двигаться.

Размножение кораллов происходит благодаря четко скоординированному одномоментному высвобождению в воду яйцеклеток и сперматозоидов. Это случается только нескольких ночей в году. В последнее время изменение климата отрицательно сказалось на эффективности размножения кораллов. Ученые предполагают, что виной тому не только повышение температуры воды, но и ее закисление. Влияние pH на подвижность сперматозоидов у иглокожих и млекопитающих уже было описано, поэтому авторы новой работы проверили, не действует ли схожий механизм и в случае кораллов.

Сперматозоиды кораллов выловили из воды и поместили в условия, тормозящие в них все процессы. Если переместить неподвижные сперматозоиды в среду с хлоридом аммония, то pH и уровень цАФМ в их цитоплазме повышаются, а сперматозоиды начинают двигаться. Присутствие в среде ингибитора растворимой аденилатциклазы подавляет эти процессы.

Анализ генома коралла Montipora capitata подтвердил, что он содержит ген, кодирующий растворимую аденилатциклазу. Более того, в этом ферменте у кораллов присутствуют консервативные домены, необходимые для синтеза цАМФ при защелачивании цитоплазмы. Те же домены есть у гомологичных ферментов млекопитающих и иглокожих.

Дальнейший анализ подтвердил, что ген, кодирующий растворимую аденилатциклазу, экспрессируется в сперматозоидах коралла. Более того, в них экспрессируются и гены, которые кодируют консервативные белки, задействованные в сигнальных путях цАМФ, такие как SLC9C1, протеинкиназа A и кальциевый канал CatSper.

Авторы исследования заключили, что pH-зависимый цАМФ-сигналинг — это древний механизм, появившийся на ранних этапах эволюции животных. Возможно, этот же механизм присутствует и у других беспозвоночных.

Источник

Speer K.F., et al. Molecular mechanisms of sperm motility are conserved in an early-branching metazoan // PNAS, published November 30, 2021, 118 (48), e2109993118, DOI: 10.1073/pnas.2109993118.

Добавить в избранное

Вам будет интересно