Befruchtung unter dem Röntgenstrahl

Nachdem die Eizelle von einem Spermium befruchtet wurde, zieht sich die Eihülle zusammen und schützt den Embryo, indem sie mechanisch das Eindringen weiterer Spermien verhindert. Diesen neuen Einblick hat nun ein Team des Karolinska Instituts u.a. durch Messungen an den Röntgenlichtquellen BESSY II, DLS und ESRF gewonnen.

Die Befruchtung bei Säugetieren beginnt, wenn sich ein Spermium an die Eihülle heftet: diese Hülle muss das Spermium durchdringen, um mit der Eizelle zu verschmelzen. Jetzt hat ein internationales Team die Struktur und Funktion des Proteins ZP2 im Detail entschlüsselt. ZP2 ist eine Komponente des Eihüllenfilaments, die eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Interaktion zwischen Ei- und Samenzelle bei der Befruchtung spielt.

"Es war bekannt, dass ZP2 gespalten wird, nachdem das erste Spermium in die Eizelle eingedrungen ist, und wir erklären, wie dieses Ereignis die Eihülle härter und undurchlässiger für andere Spermien macht", sagt Luca Jovine, Professor am Department of Biosciences and Nutrition, Karolinska Institutet, der die Studie leitete. "Dies verhindert Polyspermie - die Verschmelzung mehrerer Spermien mit einer einzigen Eizelle - was für den Embryo fatal ist“.

Einsatz von KI Alphafold

Die Forscher*innen kombinierten Röntgenkristallographie und Kryo-EM, um die 3D-Struktur der Eihüllenproteine zu untersuchen. Die Interaktion zwischen Spermien und Eiern, die Mutationen im ZP2-Protein tragen, wurde an Mäusen untersucht, während das KI-Programm AlphaFold verwendet wurde, um die Struktur der Eihülle beim Menschen vorherzusagen.

Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit den Universitäten Osaka und Sophia in Japan und der Universität Pittsburgh in den USA durchgeführt, die Messdaten stammen aus Experimenten bei SciLifeLab und an den Röntgenquellen ESRF, DLS und BESSY II.