Sekvence protaminu rozhoduje o tvaru spermie i uchování dědičné informace

Na první pohled se může zdát, že tvar spermie je jen drobnost bez většího významu. Nová mezinárodní studie, publikovaná v prestižním časopise iScience (IF 4,1) (otevře se v novém okně) vydavatelství Cell Press, však ukazuje, že i tato drobnost má pevný genetický základ a zřejmě i zásadní evoluční význam. Na výzkumu se významně podílela i reprodukční bioložka Helena Fulková z Oddělení plasticity buněčného jádra ÚEM AV ČR.

Studie se zaměřila na protein protamin-1 (PRM1), který hraje klíčovou roli v procesu spermatogeneze. Společně s protaminem-2 nahrazuje histony v hlavičkách spermií a zajišťuje tak vysokou kondenzaci chromatinu, což je nezbytné pro stabilitu DNA a správný vývoj spermií. Porovnáním lidské a myší sekvence PRM1 si vědci všimli, že právě u myší se vyskytují dvě specifické aminokyseliny – cystein 15 a 29, které by mohly být klíčové pro tzv. „zaháknutý“ tvar jádra myších spermií.

Tým se rozhodl tuto hypotézu otestovat a pomocí genetického inženýrství vytvořil zvířecí model, u kterého byly tyto dvě aminokyseliny upraveny. Výsledek? Myši zůstaly plodné a množství spermií se nezměnilo, ale změnil se jejich tvar — spermie ztratily charakteristický háček na hlavičce a jejich chromatin byl pod mikroskopem výrazně méně kompaktní. Studie naznačuje, že drobné rozdíly v PRM1, které se liší mezi živočišnými druhy, ovlivňují tvar spermie a množství původních bílkovin (histonů), které zůstávají v jejím jádře.

Zajímavým zjištěním bylo, že zvýšené množství histonů v jádrech spermií neovlivnilo plodnost samců. To je poněkud překvapivé, protože dosavadní výzkumy naznačují, že právě nedostatečná výměna histonů za protaminy může hrát významnou roli u některých typů mužské neplodnosti. Tento výsledek tak otevírá nové otázky ohledně vztahu mezi strukturou chromatinu, fertilitou a druhově specifickými rozdíly v molekulární výbavě spermií.