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.
- Helmholtz-Nachwuchsgruppe zu MagnonenDr. Hebatalla Elnaggar baut am HZB eine neue Helmholtz-Nachwuchsgruppe auf. An BESSY II will die Materialforscherin sogenannte Magnonen in magnetischen Perowskit-Dünnschichten untersuchen. Sie hat sich zum Ziel gesetzt, mit ihrer Forschung Grundlagen für eine zukünftige Terahertz-Magnon-Technologie zu legen: Magnonische Bauelemente im Terahertz-Bereich könnten Daten mit einem Bruchteil der Energie verarbeiten, die moderne Halbleiterbauelemente benötigen, und das mit bis zu tausendfacher Geschwindigkeit.
Dr. Hebatalla Elnaggar will an BESSY II magnetische Perowskit-Dünnschichten untersuchen und damit die Grundlagen für eine künftige Magnonen-Technologie schaffen.
- Die Zukunft der Korallen – Was Röntgenuntersuchungen zeigen könnenIn diesem Sommer war es in allen Medien. Angetrieben durch die Klimakrise haben nun auch die Ozeane einen kritischen Punkt überschritten, sie versauern immer mehr. Meeresschnecken zeigen bereits erste Schäden, aber die zunehmende Versauerung könnte auch die kalkhaltigen Skelettstrukturen von Korallen beeinträchtigen. Dabei leiden Korallen außerdem unter marinen Hitzewellen und Verschmutzung, die weltweit zur Korallenbleiche und zum Absterben ganzer Riffe führen. Wie genau wirkt sich die Versauerung auf die Skelettbildung aus?
Die Meeresbiologin Prof. Dr. Tali Mass von der Universität Haifa, Israel, ist Expertin für Steinkorallen. Zusammen mit Prof. Dr. Paul Zaslansky, Experte für Röntgenbildgebung an der Charité Berlin, untersuchte sie an BESSY II die Skelettbildung bei Babykorallen, die unter verschiedenen pH-Bedingungen aufgezogen wurden. Antonia Rötger befragte die beiden Experten online zu ihrer aktuellen Studie und der Zukunft der Korallenriffe.
- Energie von Ladungsträgerpaaren in Kuprat-VerbindungenNoch immer ist die Hochtemperatursupraleitung nicht vollständig verstanden. Nun hat ein internationales Forschungsteam an BESSY II die Energie von Ladungsträgerpaaren in undotiertem La₂CuO₄ vermessen. Die Messungen zeigten, dass die Wechselwirkungsenergien in den potenziell supraleitenden Kupferoxid-Schichten deutlich geringer sind als in den isolierenden Lanthanoxid-Schichten. Die Ergebnisse tragen zum besseren Verständnis der Hochtemperatur-Supraleitung bei und könnten auch für die Erforschung anderer funktionaler Materialien relevant sein.