Jülich - Neue Antworten gibt es auf die Frage,
wie Spermien die Eizelle finden. Wie Biophysiker des Forschungszentrum
Jülich http://www.fz-juelich.de herausgefunden haben, reicht bereits ein
einziges Lockstoff-Molekül aus, um die Signalkette in Spermien in Gang zu
setzen. Eine ähnlich hohe Empfindlichkeit ist bisher nur von Sehzellen
bekannt, die durch ein einziges Lichtquant erregt werden können. Die
Forscher wollen nun die Signalkette weiter aufklären, denn eine gezielte
Blockade der Signalkette im Spermium könnte zu einer Empfängnisverhütung
beim Mann führen. Die Ergebnisse erscheinen im Fachmagazin "Nature Cell
Biology".
Mit besonderen Techniken beobachtete die Arbeitsgruppe um Ulrich Benjamin
Kaupp und Ingo Weyand vom Jülicher Institut für Biologische
Informationsverarbeitung (IBI 1), was in den ersten Millisekunden
geschieht, wenn ein Spermium mit dem Lockstoff in Kontakt kommt, der von
der Eizelle abgesondert wird. Bislang konnte man erst nach mehreren
Sekunden beobachten, wie Spermien auf den chemischen Lockstoff der
Eizelle reagieren. Bei der neuen Methode wurden Spermien einer
Seeigel-Art mit dem Lockstoff, einem kurzkettigen Eiweiß, schnell
gemischt. Dieses Eiweiß wurde so verändert, dass es zunächst inaktiv ist.
Erst durch einen UV-Blitz wird das Peptid photochemisch verändert, so
dass es seine Wirkung entfaltet. Durch diesen Trick kann der Zeitpunkt,
ab dem die Spermien dem Lockstoff ausgesetzt sind, bestimmt werden.
Bindet das Eiweiß an ein Rezeptorprotein auf der Oberfläche der Spermien,
wird in diesen cyclo GMP, ein Botenstoff, synthetisiert.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Konzentration des Botenstoffs
cyclo GMP (zyklisches Guanosinmonophosphat) sehr rasch ansteigt, nachdem
die Spermien mit dem Lockstoff gereizt wurden. Cyclo GMP öffnet einen
Ionenkanal - eine mikroskopisch kleine Pore in der Zellmembran - und
Calciumionen strömen in das Zellinnere des Spermiums. Unter einem
Mikroskop verfolgten die Forscher, wie die Spermien ihre Schwimmbewegung
ändern, wenn sie mit dem Lockstoff in Berührung kommen. Demzufolge
schlägt der Spermien-Schwanz asymmetrischer und die Spermien führen
Wendemanöver durch, nachdem das Calcium in die Zelle eingeströmt ist.
Letztendlich sammeln sich die Spermien an der Lockstoff-Quelle. Ohne
Lockstoff schlägt der Spermien-Schwanz regelmäßig und treibt die Zelle
auf einer spiralförmigen Schwimmbahn vorwärts.
