Befruchtung unter dem Röntgenstrahl
© Joana C. Carvalho
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.
- 3D-Magnetfeld-Experiment an BESSY II bringt Spintronik voran(Fe0.63Ni0.3Pd0.07)3P oder kurz FNPP ist ein magnetisches Material, das auch schon bei Raumtemperatur komplexe magnetische Strukturen zeigt. Das macht das Material für die Spintronik interessant, die Datenverarbeitung mit deutlich weniger Energieeinsatz ermöglichen würde, zum Beispiel neuartige Datenspeicher. Allerdings müsste es dafür gelingen, die gewünschten Strukturen kontrolliert zu erzeugen und zu verändern, und das ist bisher noch eine Herausforderung. Eine neue Studie unter Federführung des HZB ist hier nun einen Schritt vorangekommen. Mit einem weltweit einzigartigen Instrument, dem VEKMAG an BESSY II, zeigten sie, dass ein sehr kleines äußeres Magnetfeld in der Ebene der Strukturen ausreicht, um diese zu verändern.
- Erstmals gesicherte Zahlen: Investitionen in BESSY lohnen sich für Berlin und DeutschlandEine Wirkungsanalyse des DIW Econ zeigt den wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Wert von BESSY II. Jeder investierte Euro bringt Deutschland drei Euro ein, dem Land Berlin sogar zehn Euro. Darüber hinaus gibt die Studie eine wirtschaftliche Prognose zum Bau von BESSY III.
Die Wirkungsanalyse wurde am 3. September 2026 an Dr. Henry Marx, Staatssekretär für Wissenschaft und Forschung im Berliner Senat übergeben. Er befürwortet Investitionen und setzt sich mit Nachdruck für BESSY III ein. - BESSY II gibt Einblick in die Oxidationsprozesse von KupferBevor sich reines Kupferoxid bildet, entstehen komplexe Superstrukturen aus Kupfer- und Sauerstoffatomen wie „29“CuxO. Einblicke in diese „29“-CuxO-Superstruktur sind relevant für die Katalysatorforschung und den Korrosionsschutz bei der Entwicklung von Kupferbehältern für Endlager für radioaktive Abfälle.