被称为膜转运蛋白的特殊蛋白质对于精子细胞的流动性至关重要。由 Cristina Paulino 教授领导的海德堡大学生物化学中心(BZH)研究小组借助冷冻电子显微镜，首次成功破译了这种转运蛋白的结构及其机制。
研究人员表示，目前发表在《自然》杂志上的这些发现将有助于更好地了解生殖能力的分子基础，并且从长远来看，可能有助于开发治疗生育障碍的新方法和特定避孕的新方法。
精子细胞在结构和功能上与其他细胞类型有根本的不同。毕竟，他们唯一的任务就是追踪并与蛋融合。精子细胞只有在所谓的获能过程中才能充分发挥活性，这意味着精液中的细胞成熟。该生化过程的最后步骤之一涉及增加精子的活动性。如果细胞不能自主移动，或者只能在有限的程度上自主移动，结果通常是生育能力下降或完全缺乏生殖能力。精子细胞无法到达卵细胞并使卵细胞受精。
在这个最终的成熟过程中，精子膜中发现的特殊蛋白质具有特殊的作用。它们被称为膜转运蛋白，负责将营养物质转运入或运出细胞。“将某些离子运输到细胞中会导致精子流动性增加。因此，负责运输的蛋白质与精子的生育能力直接相关，从而与男性的生殖能力相关，”保利诺说。她在 BZH 的研究小组正在研究海胆的膜转运蛋白，这是一种研究精子的模型系统。
在冷冻电子显微镜的帮助下，科学家们现在已经能够在分子水平上解码重要的精子膜转运蛋白的结构。除此之外，他们还发现了其功能单元的样子，以及它们如何互连和交互。
“我们观察到，关键蛋白质就像乐高玩具一样，由不同的构建单元构成。这些构建块基本上是从其他蛋白质中已知的，但从未在这样的组合中被观察到。借助这些信息，我们能够首次破译这种转运蛋白的机制，”Paulino 研究小组前成员、挪威卑尔根大学的 Valeria Kalienkova 博士解释道。
Paulino研究团队成员Martin Peter博士表示，这些新发现将有助于下一步开发影响这一机制的潜在物质。它们可以激活或停用蛋白质的功能。这些发现在多大程度上可以转移到人类精子的机制上，还需要进一步研究。从长远来看，它们有可能找到治疗不孕症的新方法，反之亦然，防止精子使卵细胞受精。