Trong một nghiên cứu mới do Karolinska Institutet dẫn dắt, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng sau khi trứng được thụ tinh, lớp áo bao quanh trứng sẽ co chặt lại, ngăn cản về mặt cơ học những tinh trùng khác xâm nhập và tránh làm phôi chết sau đó. Nghiên cứu cũng giải thích cách các đột biến trong protein của lớp áo trứng có thể gây vô sinh nữ và cuối cùng có thể dẫn đến các phương pháp tránh thai mới. Nghiên cứu được công bố trên Cell.
Quá trình thụ tinh ở động vật có vú bắt đầu khi một tinh trùng gắn vào lớp áo của trứng, một lớp bao sợi ngoại bào mà tinh trùng phải xuyên qua để hợp nhất với trứng. Một nhóm nghiên cứu quốc tế hiện đã lập bản đồ chi tiết cấu trúc và chức năng của ZP2, thành phần chủ chốt của các sợi lớp áo trứng, có vai trò điều hòa tương tác giữa trứng và tinh trùng trong quá trình thụ tinh.
“Chúng tôi biết rằng ZP2 bị phân cắt sau khi tinh trùng đầu tiên xâm nhập vào trứng, và đã giải thích cách sự kiện này làm lớp áo trứng cứng lại, khiến các tinh trùng khác không thể đi qua,” Luca Jovine, giáo sư tại Khoa Khoa học Sinh học và Dinh dưỡng của Karolinska Institutet, người dẫn dắt nghiên cứu, cho biết. “Điều này ngăn ngừa hiện tượng đa tinh—sự hợp nhất của nhiều tinh trùng với một trứng—vốn gây tử vong cho phôi.”
Những thay đổi ở lớp áo trứng sau thụ tinh cũng rất cần thiết đối với khả năng sinh sản của phụ nữ, vì chúng bảo vệ phôi đang phát triển cho đến khi phôi làm tổ trong tử cung. Kiến thức này có thể hỗ trợ phát triển các biện pháp tránh thai không nội tiết tố, tác động đến quá trình hình thành lớp áo trứng. Nghiên cứu cũng giải thích các dạng vô sinh nữ liên quan đến lớp áo trứng.
“Các đột biến trong những gene mã hóa protein của lớp áo trứng có thể gây vô sinh nữ, và ngày càng có nhiều đột biến như vậy được xác định,” Luca Jovine giải thích. “Chúng tôi hy vọng nghiên cứu này có thể hỗ trợ chẩn đoán vô sinh nữ và có khả năng giúp ngăn ngừa mang thai ngoài ý muốn.”
Đáng chú ý, nghiên cứu cũng cho thấy một vùng của ZP2 trước đây được cho là thụ thể của tinh trùng không cần thiết cho việc tinh trùng gắn vào trứng. Điều này đặt ra câu hỏi về danh tính của thụ thể tinh trùng thực sự trên lớp áo trứng, vấn đề mà các nhà nghiên cứu dự định tiếp tục tìm hiểu.
Các nhà nghiên cứu đã kết hợp tinh thể học tia X và kính hiển vi điện tử lạnh để nghiên cứu cấu trúc 3D của các protein lớp áo trứng. Các nghiên cứu chức năng trên chuột đã kiểm tra tương tác giữa tinh trùng và trứng mang các đột biến ZP2, trong khi chương trình AI AlphaFold được sử dụng để dự đoán cấu trúc lớp áo trứng người.
Nghiên cứu được thực hiện cùng Đại học Osaka và Đại học Sophia ở Nhật Bản, cùng Đại học Pittsburgh ở Hoa Kỳ, sử dụng dữ liệu thu thập tại SciLifeLab và các máy gia tốc synchrotron ESRF, DLS và BESSY II.
Tin tức | Viện Karolinska tiết lộ cách trứng kiểm soát sự xâm nhập của tinh trùng
Trong một nghiên cứu mới do Karolinska Institutet dẫn dắt, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng sau khi trứng được thụ tinh, lớp áo bao quanh trứng sẽ co chặt lại, ngăn cản về mặt cơ học những tinh trùng khác xâm nhập và tránh làm phôi chết sau đó. Nghiên cứu cũng giải thích cách các đột biến trong protein của lớp áo trứng có thể gây vô sinh nữ và cuối cùng có thể dẫn đến các phương pháp tránh thai mới. Nghiên cứu được công bố trên Cell.
Quá trình thụ tinh ở động vật có vú bắt đầu khi một tinh trùng gắn vào lớp áo của trứng, một lớp bao sợi ngoại bào mà tinh trùng phải xuyên qua để hợp nhất với trứng. Một nhóm nghiên cứu quốc tế hiện đã lập bản đồ chi tiết cấu trúc và chức năng của ZP2, thành phần chủ chốt của các sợi lớp áo trứng, có vai trò điều hòa tương tác giữa trứng và tinh trùng trong quá trình thụ tinh.
“Chúng tôi biết rằng ZP2 bị phân cắt sau khi tinh trùng đầu tiên xâm nhập vào trứng, và đã giải thích cách sự kiện này làm lớp áo trứng cứng lại, khiến các tinh trùng khác không thể đi qua,” Luca Jovine, giáo sư tại Khoa Khoa học Sinh học và Dinh dưỡng của Karolinska Institutet, người dẫn dắt nghiên cứu, cho biết. “Điều này ngăn ngừa hiện tượng đa tinh—sự hợp nhất của nhiều tinh trùng với một trứng—vốn gây tử vong cho phôi.”
Những thay đổi ở lớp áo trứng sau thụ tinh cũng rất cần thiết đối với khả năng sinh sản của phụ nữ, vì chúng bảo vệ phôi đang phát triển cho đến khi phôi làm tổ trong tử cung. Kiến thức này có thể hỗ trợ phát triển các biện pháp tránh thai không nội tiết tố, tác động đến quá trình hình thành lớp áo trứng. Nghiên cứu cũng giải thích các dạng vô sinh nữ liên quan đến lớp áo trứng.
“Các đột biến trong những gene mã hóa protein của lớp áo trứng có thể gây vô sinh nữ, và ngày càng có nhiều đột biến như vậy được xác định,” Luca Jovine giải thích. “Chúng tôi hy vọng nghiên cứu này có thể hỗ trợ chẩn đoán vô sinh nữ và có khả năng giúp ngăn ngừa mang thai ngoài ý muốn.”
Đáng chú ý, nghiên cứu cũng cho thấy một vùng của ZP2 trước đây được cho là thụ thể của tinh trùng không cần thiết cho việc tinh trùng gắn vào trứng. Điều này đặt ra câu hỏi về danh tính của thụ thể tinh trùng thực sự trên lớp áo trứng, vấn đề mà các nhà nghiên cứu dự định tiếp tục tìm hiểu.
Các nhà nghiên cứu đã kết hợp tinh thể học tia X và kính hiển vi điện tử lạnh để nghiên cứu cấu trúc 3D của các protein lớp áo trứng. Các nghiên cứu chức năng trên chuột đã kiểm tra tương tác giữa tinh trùng và trứng mang các đột biến ZP2, trong khi chương trình AI AlphaFold được sử dụng để dự đoán cấu trúc lớp áo trứng người.
Nghiên cứu được thực hiện cùng Đại học Osaka và Đại học Sophia ở Nhật Bản, cùng Đại học Pittsburgh ở Hoa Kỳ, sử dụng dữ liệu thu thập tại SciLifeLab và các máy gia tốc synchrotron ESRF, DLS và BESSY II.
Nguồn bài viết:
Nguồn trực tuyến