뉴스 | 오사카대학교 연구, 정자 형태를 결정하는 핵심 단백질 복합체 규명… 남성 불임과 피임에 새로운 통찰
인간 생식계의 모든 발달 단계는 분자 기전에 의해 정밀하게 조절됩니다. 일본 오사카대학교가 이끄는 다기관 연구팀은 두 핵심 단백질의 상호작용이 정자 형태를 어떻게 형성하는지를 처음으로 밝혔습니다. 곧 PNAS에 게재될 이 연구는 이 단백질 복합체의 기능 이상이 정자 머리의 변형과 남성 불임을 유발한다는 사실을 확인했습니다.
오사카대학교의 제일저자 가네다 유키는 "정자 형성은 핵 응축, 꼬리 형성, 머리 재형성을 포함하는 매우 복잡한 과정이라는 사실을 알고 있습니다. 그러나 이 과정을 결정하는 많은 분자 기전은 아직 밝혀지지 않았습니다."라고 말했습니다.
연구팀은 비정상적인 정자 형태의 원인을 규명하기 위해 먼저 주로 고환에서 발현되는 단백질인 TEX38를 생쥐에서 제거했습니다. 이 생쥐가 생산한 정자는 머리가 심하게 뒤로 굽어 있었고 정상적으로 수정할 수 없어 불임이 발생했습니다.
TEX38가 정자 형태에 중요한 이유를 파악하기 위해 연구진은 상호작용 단백질을 분석했습니다. 그 결과 TEX38가 다른 단백질 효소인 ZDHHC19와 긴밀히 작용한다는 사실을 발견했습니다. 두 단백질 중 하나가 결핍된 생쥐는 동일한 굽은 머리 이상을 보이는 정자를 생산했습니다. 한 단백질이 없으면 다른 단백질의 발현도 현저히 감소했습니다.
오사카대학교 미생물병연구소의 선임 교수이자 생식생물학자인 이카와 마사히토는 "TEX38와 ZDHHC19는 상호 의존성이 매우 높다는 사실을 확인했습니다. 이들은 발달 중인 정자에 함께 존재하며, 정상적인 구조의 정자를 만들기 위해 협력해야 합니다."라고 말했습니다.
ZDHHC19는 단백질에 지질을 추가해 기능을 조절하는 S-팔미토일화에 관여하는 효소입니다. 연구진은 ZDHHC19가 정자 발달에 필수적인 단백질인 ARRDC5를 지질 변형한다는 점을 확인했습니다. 이 과정이 방해되면 정자 머리에 TEX38 결핍에서 보이는 것과 같은 이상이 발생합니다. 즉, 과도한 세포질을 제거하지 못해 발달에 실패합니다.
가네다는 "이번 결과는 TEX38와 ZDHHC19가 안정적인 복합체를 형성해 정자 형태 형성 과정에서 핵심 단백질의 지질 변형을 조절한다는 것을 보여줍니다."라고 결론지었습니다.
정자의 구조와 형태는 운동성과 수정 능력에 직접적인 영향을 미치므로, 이 연구는 남성 불임의 분자적 원인과 향후 남성 피임 전략에 대한 새로운 통찰을 제공합니다. 예를 들어, 이 복합체의 지질 변형 기능을 표적화하면 호르몬 수치를 바꾸지 않고 가역적 피임을 가능하게 할 수 있습니다.
뉴스 | 오사카대학교 연구진, 정자 형태의 핵심 단백질 복합체 규명…남성 난임과 피임에 대한 새로운 통찰 제시
뉴스 | 오사카대학교 연구, 정자 형태를 결정하는 핵심 단백질 복합체 규명… 남성 불임과 피임에 새로운 통찰
인간 생식계의 모든 발달 단계는 분자 기전에 의해 정밀하게 조절됩니다. 일본 오사카대학교가 이끄는 다기관 연구팀은 두 핵심 단백질의 상호작용이 정자 형태를 어떻게 형성하는지를 처음으로 밝혔습니다. 곧 PNAS에 게재될 이 연구는 이 단백질 복합체의 기능 이상이 정자 머리의 변형과 남성 불임을 유발한다는 사실을 확인했습니다.
오사카대학교의 제일저자 가네다 유키는 "정자 형성은 핵 응축, 꼬리 형성, 머리 재형성을 포함하는 매우 복잡한 과정이라는 사실을 알고 있습니다. 그러나 이 과정을 결정하는 많은 분자 기전은 아직 밝혀지지 않았습니다."라고 말했습니다.
연구팀은 비정상적인 정자 형태의 원인을 규명하기 위해 먼저 주로 고환에서 발현되는 단백질인 TEX38를 생쥐에서 제거했습니다. 이 생쥐가 생산한 정자는 머리가 심하게 뒤로 굽어 있었고 정상적으로 수정할 수 없어 불임이 발생했습니다.
TEX38가 정자 형태에 중요한 이유를 파악하기 위해 연구진은 상호작용 단백질을 분석했습니다. 그 결과 TEX38가 다른 단백질 효소인 ZDHHC19와 긴밀히 작용한다는 사실을 발견했습니다. 두 단백질 중 하나가 결핍된 생쥐는 동일한 굽은 머리 이상을 보이는 정자를 생산했습니다. 한 단백질이 없으면 다른 단백질의 발현도 현저히 감소했습니다.
오사카대학교 미생물병연구소의 선임 교수이자 생식생물학자인 이카와 마사히토는 "TEX38와 ZDHHC19는 상호 의존성이 매우 높다는 사실을 확인했습니다. 이들은 발달 중인 정자에 함께 존재하며, 정상적인 구조의 정자를 만들기 위해 협력해야 합니다."라고 말했습니다.
ZDHHC19는 단백질에 지질을 추가해 기능을 조절하는 S-팔미토일화에 관여하는 효소입니다. 연구진은 ZDHHC19가 정자 발달에 필수적인 단백질인 ARRDC5를 지질 변형한다는 점을 확인했습니다. 이 과정이 방해되면 정자 머리에 TEX38 결핍에서 보이는 것과 같은 이상이 발생합니다. 즉, 과도한 세포질을 제거하지 못해 발달에 실패합니다.
가네다는 "이번 결과는 TEX38와 ZDHHC19가 안정적인 복합체를 형성해 정자 형태 형성 과정에서 핵심 단백질의 지질 변형을 조절한다는 것을 보여줍니다."라고 결론지었습니다.
정자의 구조와 형태는 운동성과 수정 능력에 직접적인 영향을 미치므로, 이 연구는 남성 불임의 분자적 원인과 향후 남성 피임 전략에 대한 새로운 통찰을 제공합니다. 예를 들어, 이 복합체의 지질 변형 기능을 표적화하면 호르몬 수치를 바꾸지 않고 가역적 피임을 가능하게 할 수 있습니다.
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온라인 수집