Volwassen zaadcellen worden gekenmerkt door een kop, een middenstuk en een lange staart voor voortbeweging. Nu hebben onderzoekers van het Universitair Ziekenhuis Bonn (UKB) en de Transdisciplinaire Onderzoekseenheid “Leven & Gezondheid” aan de Universiteit van Bonn ontdekt dat een verlies van het structurele eiwit ACTL7B de spermatogenese bij mannelijke muizen blokkeert. De cellen kunnen hun karakteristieke vorm niet meer ontwikkelen en blijven nogal rond. De dieren zijn onvruchtbaar. De resultaten van de studie zijn nu gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Development.
De Ruggengraat van Spermatogenese
Mannelijke zaadcellen worden constant in grote hoeveelheden in de testikels geproduceerd tijdens de zogenaamde spermatogenese. In dit proces worden de typische langwerpige zaadcellen gevormd uit ronde kiemcellen. Deze enorme verandering in vorm vereist de fijn afgestemde herorganisatie van gespecialiseerde structurele eiwitten. Een van deze structurele eiwitten is ACTL7B.
Omdat het uitsluitend wordt geproduceerd bij mensen en muizen tijdens de volwassenwording van mannelijk sperma, is gesuggereerd dat het eiwit belangrijk is voor deze ontwikkelingsfase,” aldus corresponderend auteur Prof. Hubert Schorle van het Instituut voor Pathologie aan het UKB, die ook lid is van het Transdisciplinaire Onderzoeksgebied (TRA) “Leven & Gezondheid” aan de Universiteit van Bonn.
Om de rol van het structurele eiwit in de spermiogenese te onderzoeken, ontwikkelde het team van Prof. Schorle een muismodel met een mutatie in het Actl7b-gen met behulp van gentherapie. Dit leidt tot een volledig verlies van de functie van ACTL7B. “Zonder ACTL7B wordt de ontwikkeling geblokkeerd, de cellen blijven vaak in een ronde vorm, nemen meestal niet de langwerpige, typische vorm van zaadcellen aan en sterven grotendeels af,” zegt eerste auteur Gina Esther Merges, een promovendus in het laboratorium van professor Schorle.
Verstoring in het eiwitnetwerk
In dit verband ontdekten de onderzoekers in Bonn dat ACTL7B nodig is voor de herorganisatie van het cytoskelet van spermatiden. Met massaspectrometrische analyses identificeerden ze twee interactiepartners van ACTL7B, DYNLL1 en DYNLL2. “We konden aantonen dat zonder het structurele eiwit DYNLL1 en 2 niet correct gelokaliseerd zijn in de ronde spermatiden. Omdat het waarschijnlijk een groter eiwitcomplex is met verdere interactiepartners, schrijven we het bovengenoemde effect toe aan een verlies van tijdelijk en ruimtelijk nauwkeurig gereguleerde en gerichte herverdeling van deze eiwitten,” merkt Prof. Schorle op.
Dit verklaart waarom het sperma van mannelijke muizen met een gemuteerd Actl7b-gen niet in staat is om de karakteristieke vorm te ontwikkelen. Als gevolg hiervan zijn de dieren onvruchtbaar. Daarnaast zijn er volgens ander onderzoek aanwijzingen dat de hoeveelheid van het eiwit ACTL7B bij sommige vruchtbaarheidspatiënten is verminderd. “Onze studie toont aan dat mutaties in het Actl7b-gen de oorzaak kunnen zijn van mannelijke onvruchtbaarheid,” zegt Prof. Schorle.
Deze nieuwe bevindingen kunnen onderzoekers helpen de oorzaken van mannelijke onvruchtbaarheid beter te begrijpen en nieuwe aanknopingspunten te identificeren voor toekomstige vruchtbaarheidsbehandelingen.