• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Naukowcy odkrywają tajemnicę połączenia komórki jajowej i plemnika

    10.11.2010. 15:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Naukowcy ze Szwecji odkryli tajemnicę połączenia komórki jajowej i plemnika na początku zapłodnienia, z powodzeniem opisując trójwymiarową (3D) strukturę receptora komórki jajowej. Wyniki, opublikowane w czasopiśmie Cell, pomogą pogłębić naszą wiedzę o niepłodności i mogą doprowadzić do opracowania nowych typów środków antykoncepcyjnych.

    Badania zostały częściowo dofinansowane z projektu ZP DOMAIN STRUCTURE (Określenie struktury osłonki przejrzystej za pomocą krystalografii rentgenowskiej), który otrzymał 40.000 EUR z grantu Działania Marie Curie - Zasoby ludzkie i mobilność Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE.

    Od tysiącleci ludzie są zafascynowani spotkaniem gamet, a konkretnie komórki jajowej i plemnika, których połączenie doprowadza do powstania nowego organizmu. Naukowcy zyskali wiedzę, że plemnik wiąże się z białkami w pozakomórkowej otoczce komórki jajowej zwanej osłonką przejrzystą (ZP) u ssaków albo błoną witelinową (VE) w przypadku organizmów innych niż ssaki. Do tej pory szczegóły molekularne tego wydarzenia biologicznego o zasadniczym znaczeniu pozostawały niejasne, ale dzięki ostatnim badaniom to się zmieni.

    Naukowcy pracujący pod kierunkiem Luci Jovine'a z Karolinska Institutet w Szwecji we współpracy z profesorem Tsukasa Matsuda z Uniwersytetu w Nagoi w Japonii i dr Davidem Flotem z Europejskiego Ośrodka Synchrotronu Atomowego (ESRF) we Francji odkryli trójwymiarową strukturę molekuły receptorowej, zwanej ZP3, która wiąże plemnik. Zdaniem zespołu szczegółowe informacje na temat budowy, oparte na danych zebranych w ESRF, umożliwiają naukowcom eksplorację na poziomie molekularnym interakcji komórki jajowej z plemnikiem w czasie zapłodnienia.

    "Trzydzieści lat po identyfikacji receptora ZP3, te prace przynoszą informacje strukturalne o regionie białkowym komórki jajowej bezpośrednio rozpoznawanym przez plemnik na początku zapłodnienia" - napisali autorzy. "W połączeniu z badaniami mutacyjnymi oraz wiązania in vitro, struktura zapewnia wgląd w wiele aspektów biologii ZP3, od sekrecji i polimeryzacji po interakcję z plemnikiem."

    Wyniki badań sugerują, która część receptora może wejść w bezpośredni kontakt z plemnikiem i dostarczają nowych wiadomości na temat sposobu, w jaki receptor plemnika jest budowany i wydzielany z komórki jajowej. "Wyniki dają niezwykły obraz żeńskiej strony zapłodnienia" - mówi dr Jovine. "Ale to rzecz jasna tylko połowa historii. Kolejnym krokiem będzie rozpracowanie odpowiednich molekuł w plemniku, które umożliwiają wiązanie z komórką jajową."

    Odkrycia mają niebagatelne znaczenie dla medycyny reprodukcyjnej człowieka, ponieważ mogą - zdaniem naukowców - pomóc w wyjaśnieniu, w jaki sposób mutacje genu receptorowego plemnika mogą doprowadzić do niepłodności. Wcześniejsze badania wykazały, że przeciwciała wobec białka ZP mogą być "potężnym narzędziem hamującym zapłodnienie zwierząt domowych i dzikich, w tym naczelnych". Wszelkie postępy w tej dziedzinie będą mile widziane, zważywszy że szacunkowo jedna para na siedem na świecie ma problemy z zajściem w ciążę.

    Zdaniem naukowców wyniki badań mogą również potencjalnie doprowadzić do opracowania niehormonalnych środków antykoncepcyjnych, stawiając sobie konkretnie za cel interakcję komórka jajowa-plemnik. Takie środki antykoncepcyjne mogą być atrakcyjną alternatywą w stosunku do tradycyjnej pigułki, która została opracowana 60 lat temu, ponieważ potencjalnie będą przynosić znaczniej mniej negatywnych skutków.

    Niektóre kobiety przyjmujące pigułki antykoncepcyjne skarżą się na wahania nastroju i mdłości, a także są bardziej zagrożone skrzeplinami i wysokim ciśnieniem krwi. Naukowcy podkreślają, że "w ciągu ostatnich 50 lat nie wprowadzono żadnej, całkowicie nowej metody antykoncepcyjnej, która byłaby odpowiedzią na stały wzrost światowej populacji".

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    ICSI (ang. Intracytoplasmic sperm injection) – rodzaj procedury zapłodnienia in vitro, polegający na wprowadzeniu plemnika do cytoplazmy komórki jajowej. Wskazaniem do zastosowania tej techniki są zwykle nieprawidłowe wyniki badania nasienia, nie dające pewności zapłodnienia nawet w warunkach in vitro. Stosuje się ją również wtedy, gdy wykonywane w przeszłości próby zapłodnienia pozaustrojowego kończyły się niepowodzeniem. Przedjądrze − jądro plemnika lub komórki jajowej podczas procesu zapłodnienia, po wniknięciu plemnika do komórki jajowej, ale zanim nastąpi fuzja przedjądrzy (kariogamia). Przedjądrza są haploidalne, po ich zespoleniu powstaje diploidalne jądro zygoty. Zapłodnienie pozaustrojowe, zapłodnienie in vitro (ang. in vitro fertilisation, IVF; (łac.) in vitro, dosł. "w szkle") – metoda zapłodnienia polegająca na doprowadzeniu do połączenia komórki jajowej i plemnika w warunkach laboratoryjnych, poza żeńskim układem rozrodczym. Zaliczana do technik rozrodu wspomaganego medycznie. Czasami leczy niepłodność. W USA blisko 100% wspomaganych rozrodów dokonuje się przy użyciu in vitro.

    Antykoncepcja (anty "przeciw", łac. conceptio "poczęcie") – zbiór różnorodnych metod mających na celu niedopuszczenie do zapłodnienia przez plemnik komórki jajowej, lub implantacji zarodka w jamie macicy. Podział sposobów zapobiegania ciąży opiera się na mechanizmach ich działania. Wykorzystanie zmian fizjologicznych podczas cyklu miesiączkowego kobiety charakteryzuje tzw. metody naturalne. Hamowanie owulacji stanowi cel antykoncepcji hormonalnej. Uniemożliwienie kontaktu gamet – metod mechanicznych i chirurgicznych. Z kolei uniemożliwienie implantacji już zapłodnionej komórki jajowej jest domeną niektórych metod antykoncepcji hormonalnej. Partenogeneza (z greckiego παρθενος, "dziewica" oraz γενεσις "narodziny"), dzieworództwo – odmiana rozmnażania traktowana najczęściej jako bezpłciowa (pomimo udziału gamety) z powodu braku zapłodnienia, polegająca na rozwoju osobników potomnych z komórki jajowej bez udziału plemnika. Jest rodzajem apomiksji.

    Antyfertylizyna (anty + gr. fertós = znośny, lýsis = rozwiązanie) – wydzielina występująca na powierzchni główki plemnika, która reaguje ze znajdującą się na powierzchni komórki jajowej, swoiście dopasowaną przestrzennie fertylizyną, w wyniku czego możliwe jest zapłodnienie plemnikami wyłącznie własnego gatunku. Reakcja korowa – proces tzw. powolnego bloku przeciw polispermii, którego głównym celem jest zabezpieczenie powstałej zygoty przed wnikaniem do niej innych plemników. Fuzja komórki jajowej z plemnikiem prowadzi do połączenia się ziaren korowych umieszczonych w cytoplazmie komórki jajowej z jej błoną komórkową czego efektem jest wyrzucenie ich zawartości pomiędzy błonę komórkową a osłonkę żółtkową. Ziarna korowe zawierają mieszaninę enzymów w skład której wchodzą: peroksydaza tyrozynowa oraz liczne proteazy, której celem jest uniemożliwienie wniknięcia innym plemnikom do cytoplazmy zapłodnionej komórki jajowej. Poza tym pęcherzyki zawierają hialinę, która jest glikoproteiną pełniącą wiele funkcji w dalszym rozwoju organizmu. Dodatkowo obecność mukopolisacharydów pod osłonką żółtkową podwyższa potencjał osmotyczny tego obszaru co owocuje wchłanianiem wody i uformowaniem tzw. otoczki zapłodnieniowej. Reakcja korowa jest indukowana przez uwolnienie jonów wapnia z retikulum endoplazmatycznego jaja w miejscu wniknięcia plemnika. Związanie plemnika prowadzi do uaktywnienia kaskady sygnałowej związanej z trifosforanem inozytolu (IP3). Ponieważ w błonach retikulum endoplazmatycznego znajdują się kanały wapniowe zależne od IP3 to podniesienie stężenia tego przekaźnika w powoduje aktywację kanałów i napływ kationów wapnia do cytoplazmy. Proces ten charakteryzuje się przebiegiem autokatalitycznym ponieważ sam wapń może wiązać się z tymi kanałami i je aktywować, dzięki temu reakcja korowa może szybko rozprzestrzeniać się w obszarze całej cytoplazmy. Mimo iż pierwotnie reakcję korową badano głównie u szkarłupni to występuje ona także u ssaków, jednakże w przypadku tych zwierząt nie dochodzi do wytworzenia otoczek: zapłodniowej i halinowej.

    Doczesna – przerosła i rozpulchniona błona śluzowa macicy. Rozrost następuje pod wpływem hormonów jajnika, a zwłaszcza progesteronu w trakcie cyklu miesiączkowego i ma na celu przygotowanie podścieliska dla zagnieżdżenia się zapłodnionej komórki jajowej. W razie zapłodnienia komórki jajowej błona śluzowa macicy ulega dalszym zmianom, przekształcając się w doczesną ciążową, która dzieli się na następujące części: Dni płodne – okres, w którym może dojść u kobiety do zapłodnienia komórki jajowej przez plemniki. Choć komórka jajowa obumiera po 10-24 godzinach, okres dni płodnych wydłuża się ze względu na dłuższą (2-5 dni) żywotność plemników. Podczas średniego (28 dni) cyklu miesięcznego kobiety, z owulacją na ok. 14 dni przed miesiączką, dni płodne przypadają średnio na czas pomiędzy 10 a 18 dniem cyklu.

    Automiksja - powstawanie diploidalnych (2n) zarodków bez zapłodnienia w normalnie wykształconym woreczku zalążkowym. Dzieje się to np. przez zespolenie się komórki jajowej z którąś haploidalną komórką woreczka zalążkowego ale przez podwojenie liczby chromosomów w samej komórce jajowej.

    Polispermia - zjawisko wnikania do komórki jajowej więcej niż jednego plemnika. Występuje powszechnie u ptaków i gadów (polispermia naturalna), ostatecznie jednak i u nich tylko jedno przedjądrze męskie łączy się z żeńskim, dzięki czemu zostaje odtworzony organizm diploidalny. Zazwyczaj zjawisko polispermi jest letalne (polispermia patologiczna). Doświadczalnie do polispermii można zmusić jaja jeżowców (polispermia sztuczna), ale jaja zapłodnione przez kilka plemników nie mogą się dzielić lub robią to nienormalnie i ostatecznie zarodek obumiera. Zazwyczaj komórki jajowe posiadają bariery uniemożliwiające polispermię, po wniknięciu jednego przedjądrza męskiego komórka jajowa wytwarza chemiczną barierę dla innych plemników.

    Oogamia – forma zapłodnienia, która zachodzi u organizmów rozmnażających się płciowo, gdy łączą się komórki wyraźnie zróżnicowane na dużą, nieruchliwą, okrągłą gametę żeńską (komórka jajowa) i małą, zwykle ruchliwą męską (plemnik). Gametangia produkujące określone gamety mają swoje odrębne nazwy – gametangia żeńskie to lęgnie, rodnie lub jajniki, a męskie to plemnie lub jądra. Oogamia jest formą zapłodnienia występującą u najbardziej ewolucyjnie zaawansowanych protistów, u roślin oraz u zwierząt (w tym u człowieka).

    Dodano: 10.11.2010. 15:26  


    Najnowsze