科学家的日常：研究不孕的时候顺便开发了一种避孕药

生物学家发现了一种开关，它可以触发精子利用动力来穿透卵细胞并使其受精。揭示了男性不育的可能原因，并发现了一个潜在的目标，可用于开发无性别歧视的避孕药。

当健康的精子“游动”时，它的尾巴会像正弦曲线一样有规律地来回摆动，而不是像试图进入卵子时的鞭子一样摆动。

这种转换是一种蛋白质受体，与孕酮相互作用，孕酮是由卵子或卵母细胞释放的雌性激素，也是精子游动的最终目标。成千上万的这些受体分布在精子尾部的表面。当精子接近卵子时，黄体酮激活受体并引发一系列反应，像鞭打一样打断精子尾部，将精子推入卵细胞，并有望穿过受保护的卵细胞。

梅利莎·米勒是加州大学伯克利分校和洛杉矶大学的博士后研究员，也是该论文的第一作者，她说:“如果受体不识别孕酮，你可能就不能受精。这使我们能够理解人类精子活动的另一个途径。”

精子行为

米勒说，“真正酷的是，我们有一个开发男性和女性避孕药的真正目标。如果黄体酮可以防止引发中风，精子就不能到达或穿透卵母细胞。”

还有其他避孕目标，其中一些可以防止在初始阶段产生中风。它们被称为超级激活。有些细胞可以同时释放一种酶，这种酶可以切断卵细胞周围的保护层。"但这是男性和女性使用避孕药的更好选择."米勒说。

该论文的通讯作者、细胞生物学助理教授保利娜·卢克索(Paulina Luxor)说，许多组织，如脑、肺和平滑肌，都含有类似的孕酮或类固醇受体，它们可能通过类似的机制在组织中引发大量反应。

“据我们所知，下一步是研究能表达这些蛋白质的其他组织，观察黄体酮是否以类似的方式作用于这些组织，从而影响痛觉神经元、肺表面活性物质或哮喘中平滑肌过度收缩的痛阈调节。这可能是所用细胞中存在的一种常见途径。”

越小，越灵活。

目前，医生无法确定近80%男性不育的原因，部分原因是他们对精子产生和精子-卵子相互作用的许多分子步骤知之甚少。一半的不孕夫妇可能是由于精子。

然而，由于美国*禁止使用联邦基金进行将卵细胞和精子放入培养皿的研究，因此很少有关于精子和卵细胞如何相互作用导致不孕的研究。直到五年前，用普通的实验室技术研究精子(人体内最小的细胞)的内部机制还是非常困难的。

这一新发现归功于过去五年的技术进步。人们可以将电极连接到精子尾部，记录他们对激素的反应，这是研究调节精子行为的分子级联反应的关键。

这项技术让他们发现了精子尾部的一个大受体——一个被称为精子阳离子通道的钙通道，由卵细胞释放的孕酮激活。当孕酮打开通道时，钙离子进入细胞，为卵子受精的最终过程中的生化级联反应做准备。

“乌龟”是最后一个国王吗？

然而，研究人员推测孕酮并不直接作用于钙通道，而是作用于其他受体，然后通过其他受体激活钙通道。

黄体酮实际上与一种叫做ABHD2的酶结合，这种酶在精子中含量很高。一旦黄体酮与位于精子表面的酶结合，它将去除一种阻止钙离子通道的脂质物质(2AG)。解除抑制，精子阳离子通道打开钙离子通道，最终激活精子。

米勒说，CatSper钙通道抑制剂的存在可能有一个很好的理由:防止精子过早涌向卵细胞，耗尽它们有限的能量供应。

米勒说。“人们倾向于认为受精就像一场马拉松，只有最快最强壮的精子才能赢得比赛。我们认为施肥就像环法自行车赛。前面的车手只是为真正的获胜者挡住了风。受精是一项集体运动。最前面的精子扫清道路，用更多的能量穿过屏障细胞。最终，缓慢而稳定的精子可以到达卵母细胞。”

这项研究也为一个长期的问题指明了方向，即为什么像黄体酮这样的类固醇以两种完全不同的方式起作用。作为一种性激素，孕酮通常会在细胞中引发一系列级联反应，从而改变细胞核中基因的表达。这个过程通常需要几天时间。然而，有时黄体酮会立即引发细胞变化，这被称为非基因组类固醇信号转导，显然通过一个比基因表达更快的过程。

精子是研究非基因组类固醇信号转导的极好系统，因为精子中的基因是沉默的，正常类固醇信号不表达。“她和她的同事已经揭示了精子中类固醇信号传导的机制，同样的过程可以用于研究其他类型的细胞，”雷克斯说。

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