أظهرت دراسة حديثة أن الغليسيلين ضروري لإبقاء الحيوانات المنوية تسبح في خط مستقيم

الحيوانات المنوية تجاة النواة

 

أحد المكونات الأساسية لكل خلية حقيقية النواة هو الهيكل الخلوي. الأنابيب الدقيقة ، وهي أنابيب صغيرة تتكون من بروتين يسمى توبولين ، هي جزء من الهيكل العظمي للخلايا. تحتوي الأهداب والسوط ، وهي هياكل تشبه الهوائي تبرز من معظم الخلايا في أجسامنا ، على العديد من الأنابيب الدقيقة. مثال على السوط هو ذيل الحيوانات المنوية ، وهو ضروري لخصوبة الذكور وبالتالي للتكاثر الجنسي.

يجب أن يضرب السوط بطريقة دقيقة للغاية ومنسقة للسماح بالسباحة التدريجية للحيوانات المنوية. يمكن أن يؤدي عدم القيام بذلك إلى العقم عند الذكور. باحثون في معهد كوري في باريس ، معهد ماكس بلانك لبيولوجيا الخلايا الجزيئية وعلم الوراثة (MPI-CBG) في دريسدن ، مركز الدراسات والبحوث الأوروبية المتقدمة (قيصر) في بون جنبًا إلى جنب مع جامعة بون ومعهد كوشين في تُظهِر الآن Paris and Human Technopole في ميلانو أن تعديلًا إنزيميًا معينًا لبروتين التوبولين ، يُسمى glycylation ، ضروري لإبقاء الحيوانات المنوية تسبح في خط مستقيم. تشير هذه النتائج إلى أن اضطراب هذا التعديل يمكن أن يكمن وراء بعض أشكال عقم الذكور عند البشر.

تستفيد الخلايا في أجسامنا من مكتبة الحمض النووي الخاصة بنا لاستخراج المخططات التي تحتوي على تعليمات لبناء الهياكل والآلات الجزيئية التي تسمى البروتينات. لكن القصة لا تنتهي هنا: يمكن تعديل البروتينات بواسطة بروتينات أخرى تسمى الإنزيمات. إن حدوث مثل هذه التعديلات معروف منذ فترة طويلة ، ولكن من المدهش أن وظيفتها غير معروفة في كثير من الحالات. من الأمثلة الممتازة على افتقارنا إلى المعرفة المتعمقة دور تعديلات التوبولين ، وهو البروتين الذي يشكل الأنابيب الدقيقة. هذه خيوط طويلة تستخدم لصنع سقالات في الخلايا.

في حين أن الأنابيب الدقيقة متشابهة للغاية في جميع خلايا الكائن الحي لدينا ، فإنها تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف. توجد واحدة من أكثر الوظائف المتخصصة للأنابيب الدقيقة في ذيل الحيوانات المنوية أو السوط. سوط الحيوانات المنوية ضرورية لخصوبة الذكور وبالتالي للتكاثر الجنسي. يجب عليهم الضرب بطريقة دقيقة ومنسقة للغاية للسماح بالسباحة التدريجية للحيوانات المنوية ، ويمكن أن يؤدي عدم القيام بذلك إلى عقم الذكور. للحفاظ على الحيوانات المنوية تسبح في خط مستقيم ، من الضروري تعديل بروتين توبولين بواسطة الإنزيمات. يُطلق على أحد التعديلات اسم glycylation ، وكان حتى الآن من بين أقل التعديلات التي تم استكشافها في tubulin.

العلماء في معهد كوري في باريس ومعهد ماكس بلانك لبيولوجيا الخلايا الجزيئية وعلم الوراثة (MPI-CBG) في دريسدن ومركز الدراسات والبحوث الأوروبية المتقدمة (قيصر) في بون جنبًا إلى جنب مع جامعة بون ومعهد كوشين في ألقى باريس و Human Technopole في ميلانو نظرة فاحصة على glycylation. ووجدوا أنه في حالة عدم وجود تعديل التوبولين ، فإن الطريقة التي ينبض بها السوط تكون مضطربة ، مما يؤدي إلى وجود حيوانات منوية تسبح في الغالب في دوائر.

يتكون لب سوط الحيوانات المنوية من الأنابيب الدقيقة ، جنبًا إلى جنب مع عشرات الآلاف من المحركات الجزيئية الدقيقة ، التي تُسمى Dyneins ، والتي تجعل من الممكن ثني هذه الأنابيب الدقيقة بشكل إيقاعي لإنتاج موجات للحركة والتوجيه. يجب أن يكون نشاط هذه البروتينات الحركية للداينين ​​منسقًا بإحكام. في حالة عدم وجود الجلسلين ، أصبحوا غير منسقين ، ونتيجة لذلك ، رأينا فجأة الحيوانات المنوية تسبح في دوائر “.

لمعرفة ذلك ، ابتكر مؤلفو الدراسة خط فأر يفتقر إلى المخططات الجينية للأنزيمات التي تحوي الأنابيب الدقيقة للجليسيلات. “لقد لاحظنا عيوبًا وظيفية في الحيوانات المنوية من الفئران التي تفتقر إلى الغليسيلين ، مما أدى إلى انخفاض الخصوبة. نظرًا لأن الفئران كنظام نموذجي معروف بخصوبة قوية ، فإن عيبًا مشابهًا في البشر ، يمكن أن يؤدي إلى عقم الذكور” يقول كارستن جانكي ، CNRS (المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي) باحث في معهد كوري وأحد منسقي الدراسة.

لاكتشاف سبب تسبب نقص الغليسلة في اضطراب حركة الحيوانات المنوية وضعف الخصوبة عند الذكور ، استخدم الفريق المجهر الإلكتروني بالتبريد لتصور التركيب الجزيئي للسوط ومحركاته الجزيئية. كشف تحليل سوط الحيوانات المنوية الطافرة أن الأسواط قد بُنيت بشكل صحيح ، لكن الطفرة تداخلت مع النشاط المنسق للداينينات المحورية – المحركات التي تحرك الضرب في السوط. وهذا يفسر سبب اضطراب السباحة في الحيوانات المنوية.

لماذا هذا الاكتشاف مهم جدا؟ يلخص المؤلفان المنسقان الآخران ، Gaia Pigino من MPI-CBG و Human Technopole ، ولويس ألفاريز من معهد قيصر ، ما يلي: “هذه الدراسة ، التي تُظهر مدى أهمية الغليسلة في التحكم في محركات الدينين في السوط ، هي دراسة أساسية مثال على كيفية تأثير تعديلات الأنابيب الدقيقة بشكل مباشر على وظيفة البروتينات الأخرى في الخلايا. تقدم نتائجنا دليلًا مباشرًا على أن الأنابيب الدقيقة لها دور نشط في تنظيم العمليات البيولوجية الأساسية من خلال كود تعديلات التوبولين.

علاوة على ذلك ، تشير هذه الدراسة إلى آلية جديدة تكمن وراء العقم عند الذكور. نظرًا لأن سوط الحيوانات المنوية هو أحد أنواع الأهداب العديدة في أجسامنا ، فإننا نتوقع أن تكون تعديلات التوبولين المماثلة مهمة في الوظائف المختلفة المرتبطة بالأهداب. ومن ثم ، فإن عملنا يفتح الباب أمام فهم أعمق للعديد من الأمراض ، مثل اضطرابات النمو ، والسرطان ، وأمراض الكلى ، واضطرابات الجهاز التنفسي والرؤية “.