NyheterForskning

Kristallografi avslöjar 3D-strukturen för spermiereceptorn hos däggdjur

Publicerat 2008-12-08 00:00. Uppdaterat 2014-04-08 16:10This page in English

Forskare från Centrum för biovetenskaper vid Karolinska Institutet har för första gången lyckats definiera 3D-strukturen för det protein, kallat ZP3, som är nödvändigt för interaktionen mellan äggets ytskikt och spermien hos däggdjur. Arbetet, som presenteras i den högt ansedda vetenskapstidskriften Nature, ger en första inblick i den molekylära arkitekturen i äggets ytskikt och bedöms ha stor betydelse för reproduktiv medicin och möjligheten till utveckling av nya preventivmedel i framtiden.

Tillkomsten av varje nytt liv börjar med befruktning, där det mest avgörande steget är den initiala artspecifika igenkänningen mellan ägg och spermie. Receptorerna för spermien, proteinerna ZP3 och ZP2, innehåller båda en sekvens som tillåter dem att bilda filament (fibrer eller polymerer) i ett nätverk  det så kallade zona pellucida  som helt omger ägget. Enheten för proteinkristallografi vid Karolinska Institutet, som leds av Luca Jovine, har nu kartlagt strukturen av den evolutionärt mest bevarade delen i dessa byggstenar, den så kallade ZP-N domänen.

– ZP3 identifierades för nästan 30 år sedan. Men att göra strukturella studier på detta nyckelprotein i reproduktionen har varit en teknisk utmaning, eftersom det är extremt inhomogent, säger Luca Jovine.

Zona pellucida är livsviktig för befruktning på naturlig väg hos däggdjur. Forskarna vid Karolinska Institutet hoppas att röntgenkristallografisk karaktärisering av den region i ZP3 som är viktig för dess förmåga att bilda filament skulle kunna förklara fall av mänsklig infertilitet, samt leda till utveckling av nya riktade, icke-hormonbaserade preventivmedel. Forskningen kring ZP-N domänen har också gett insikter som sträcker sig utanför befruktningsfältet. Bland annat uppdagades en oväntad parallell med de molekylära element som är involverade i bildandet av nya arter av ryggradslösa djur.

Det har också visat sig att ZP-N domänen återfinnas i många andra extracellulära proteiner som inte har med befruktning att göra, men som spelar avgörande roller i mänskliga sjukdomar som icke-syndromatisk dövhet, njur- och kärlsjukdomar samt cancer. I artikeln i Nature diskuteras ett exempel som visar hur ZP-N strukturen kan användas för att förstå den molekylära bakgrunden till några av dessa sjukdomar.

– Däggdjurs befruktning innefattar en mycket komplex serie av händelser. Våra upptäckter öppnar vägen för framtida undersökningar inom detta fascinerande område genom att ge ett första snapshot av livets början på atomär nivå, säger Luca Jovine.

Forskningen har bland annat finansierats av Vetenskapsrådet och EU:s sjätte ramprogram.

Publikation

Crystal structure of the ZP-N domain of ZP3 reveals the core fold of animal egg coats.
Monné M, Han L, Schwend T, Burendahl S, Jovine L
Nature 2008 Dec;456(7222):653-7

Proteiner