人類和蛔蟲的共有遺傳學(xué)可以揭示不孕癥

羅格斯科學(xué)家的一項發(fā)現(xiàn)將精子中的蛋白質(zhì)與微小蛔蟲繁殖所需的相同分子聯(lián)系起來，并提供了人類不孕癥的線索。在當(dāng)代生物學(xué)雜志上發(fā)表的一項研究中，藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院遺傳學(xué)系的教授，以及弗吉尼亞州國立衛(wèi)生研究院和威廉瑪麗學(xué)院的同事Andrew Singson發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)，SPE- 45，關(guān)于C. elegan 蠕蟲的精子，它有助于在受精過程中將精子與卵子結(jié)合。它與人類和其他哺乳動物所必需的Izumo蛋白質(zhì)相同，是十年前由日本科學(xué)家在日本結(jié)婚后命名的。

“人類和蠕蟲通過一個共同的祖先相連，這個祖先生活在7億多年前，這一發(fā)現(xiàn)將讓我們深入了解他們共同的遺傳和生育途徑，”Waksman微生物學(xué)研究所的首席研究員Singson說。研究表明，蠕蟲和人類的共同祖先都有一個SPE-45 / Izumo樣基因，這是精子在受精過程中正常運作所必需的，Singson說，他過去二十年一直在研究生育的生物學(xué)過程。。

“二十年前，當(dāng)我們開始這項研究時，我們預(yù)測我們會找到從蠕蟲到人類生育所需的基因，”Singson說。“現(xiàn)在我們知道這種分子的功能與生命樹的哺乳動物分支相同。”在美國，八分之一的夫婦有生育問題。雖然大約70%的病例可以平等地歸因于男性或女性，但30%的時間沒有找到解釋。

在新的羅格斯研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)蠕蟲會產(chǎn)生看起來很正常的精子，但不會產(chǎn)生后代，因為精子細胞表面缺少SPE-45蛋白，類似于人類和其他缺乏Izumo蛋白的哺乳動物的精子。阻斷蛋白質(zhì)可防止精子與卵子結(jié)合并融合。

“這種蛋白質(zhì)就像分子魔術(shù)貼一樣，有助于精子和卵子的結(jié)合和融合，”辛森說。“這種發(fā)現(xiàn)可以在理解生物過程中發(fā)揮不可或缺的作用。”

這一發(fā)現(xiàn)得到了佐治亞州埃默里大學(xué)和日本Setsunan大學(xué)的科學(xué)家團隊的證實。采用不同的方法并使用計算機分析來查看DNA序列，這個國際團隊得出了同樣的結(jié)論，該結(jié)論也發(fā)表在Current Biology上。比較蠕蟲和哺乳動物DNA序列，他們創(chuàng)造了一種混合SPE-45 / Izumo分子，可以治愈蠕蟲的不育癥。

“這使得結(jié)果更加穩(wěn)固，因為兩個研究小組已基本驗證了另一個研究小組的結(jié)果，”Signson說。

由于許多倫理和實驗限制，直接研究人類不育癥是非常具有挑戰(zhàn)性的，因此在未來的治療中建立遺傳聯(lián)系將有助于未來的治療，因為科學(xué)家可以在蠕蟲中進行實驗，以了解更多關(guān)于Izumo樣分子的功能，他們不能Singson說，在哺乳動物中。

“在蠕蟲中尋找新的生育基因可以幫助我們進一步了解人類生育的分子基礎(chǔ)，”他說。“這種知識的最終結(jié)果可能是對人類不孕癥和兩性可靠避孕藥具有更明智和有效的治療方法。”

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