Magnetem na špatné spermie  
Ubiquitin dostal název podle schopnosti být všude. Tenhle ‚všudybýlek‘ má všechny předpoklady přispívat k vylepšování pošramocené reprodukce. Odhalování jeho schopností je již nerozlučně spjato s Peterem Šutovkým, profesorem reprodukční biologie na University of Missouri.


 

Zvětšit obrázek
Obrázek 1: Zeleně svítící ubiquitin označuje poškozenou spermii již v nadvarleti. Ubiquitin tady slouží jako políček do tváře, díky kterému jsme schopní spermii poznat jako vadnou ještě před tím, než se pokusí oplodnit ovulovaný oocyt. Vedle polyubiquitinované spermie můžeme na obrázku vidět další tři neubiquitinované. Magnetem vylepšená inseminační dávka by ubiquitinované spermie obsahovat vůbec neměla a tak by měla úplně eliminovat šance ubiquitinovaných outsiderů na oplození. Zdroj: Šutovský et Kennedy, 2011.

Sám o sobě by ubiquitin nesvedl nic. Významnou roli molekulární značky začne plnit až poté, co se začne řetězit a pak naplní pravdivost rčení, že v množství je síla. Konjugace řetězce  ubiquitinových molekul k proteinu nebo buněčné organele, se nazývá ubiquitinace. Tento proces uplatňují tělní buňky v případech, když potřebují odstranit cokoliv poškozeného a dále nepotřebného. Právě ubiquitinem označené struktury jsou následně enzymaticky rozebrány v proteasomu.

 

Ubiquitin neplní funkce jen uvnitř buňky, ve výjimečných případech zajišťuje také extracelulární ubiquitinaci. Představuje pak jakési kainovo znamení pro celou buňku. Platí to obzvlášť pro spermie a jejich extracelulární ubiquitinaci, k níž dochází během jejich zrání v samčích pohlavních orgánech. Extracelulární ubiquitinace spermií je pro ně zcela klíčovým fenoménem, protože určuje jejich šance účastnit se reprodukce.

 

Jakoby ale ani tohoto  ubiquitinového „tlaku“ na spermie nebylo málo, přichází po oplození oocytu ke slovu ubiquitinace namířená už „jen“ proti mitochondriím samčí spermie, kterým se podaří  proniknout do oocytů. Díky ubiquitinu jsou všechny zničené. Proto také všechny mitochondrie našeho těla a jejich mitochondriální geny pochází od matky a jsme tedy, z tohoto pohledu i my samčí plémě, pokračovateli samičí linie.

 

Zvětšit obrázek
Recept na vychytání ubiquitinovaných spermií je jednoduchý: přidej protilátku s nanočásticemi, dej do zkumavky s ejakulátem a postav na magnetickou podložku (A). Polyubiquitinované spermie označené kovovými nanočásticemi vytvoří na dně zkumavky pevný shluk (B), zatímco zdravé spermie bez extracelulárního ubiquitinu a kovových nanočástic vesele plavou všude kolem (C). Inseminační dávka nové generace?.. Zdroj: Šutovský et Kennedy, 2011.

Lehce bychom mohli nabýt dojmu, že ubiquitin je darebák a ničitel spermií. Na jeho obhajobu  dlužno dodat, že je právě spolehlivým ukazatelem poškození spermií. A to i spermií již ejakulovaných, kdy si mnohé svou ubiquitinovou značku nesou z nadvarlete. Po morfologické stránce se často jeví být v pořádku a některé jsou dokonce schopny oplodnit. Zdání ale klame, protože jejich handicap se může projevit až poruchami embryonálního vývoje. Množství ubiquitinovaných spermií tak tedy vyjadřuje kvalitu ejakulátu měřenou úspěšností koncepce u lidí i zvířat. Eliminace takto označených poškozených spermií z ejakulátů nebo inseminačních dávek by mohlo být velkým přínosem. Zejména mezi chovateli hospodářských zvířat, kdy každá nevyužitá říje stojí farmáře spoustu peněz. Ten tratí hned dvakrát – má o tele méně a kráva, která neporodí, také nedojí. Šance využít těchto poznatků se nabízejí i v souvislosti s klesající plodností nás mužů, tedy v oblasti humánní medicíny.

 

 

Zvětšit obrázek
Profesor Ing. Peter Šutovský, PhD

Jedním ze způsobů, jak ubiquitaci využít, spočívá v přípravě protilátek schopných se na  extracelulární ubiquitin navázat. Molekulu protilátky, již lze vyrobit synteticky, lze také vylepšit o fluoreskující látku. Takto zářící protilátky zviditelní ubiquitinem označené spermie, které lze ve fluorescenčním mikroskopu jasně poznat. Podle intenzity signálu lze určovat i množství a lokalizaci ubiquitinu na jednotlivých spermiích a tím odhadovat  jejich „vitalitu“.

 

Autor článku je doktorandem na Katedře Veterinárních disciplin České zemědělské university v Praze.Článek vznikl za jeho pobytu na Missourské univerzitě (státní univerzita ve městě Columbia v americkém státě Missouri).

Ještě zajímavější pro praxi se jeví místo barvičky navázat na protilátky kovové nanočástice.  Takové spojení pak dovolí z ejakulátu, nebo inseminační dávky špatné spermie vychytat pomocí  magnetua vylepšit tak výslednou kvalitu ejakulátu. Tím, že magnetickým sítem prochází jen nepoškozené spermie schopné nejen oplodňovat oocyt, ale zajistit dotažení  vývoje zárodku do zdárného konce, můžeme tak zužitkovat větší počet oocytů, které máme k dispozici a konec konců i zlepšit šance při uplatňování metody in vitro oplození.

 

 

Inkubátor populární vědy
Další články začínajících autorů najdete zde.

Vylepšování kvality ejakulátu hospodářských zvířat „magnetem“ je již tesováno v polních pokusech a pokud se efekt potvrdí v praxi lepším zabřezáváním skotu, dostanou farmáři do ruky další nástroj, kterým si budou moci vylepšit ekonomiku svých chovů. Na aplikace se ale mohou těšit také humánní lékaři a centra asistované reprodukce.

 

Literatura:
Zimmerman SW, Yi YJ, Šutovský M, van Leeuwen FW, Conant G, Šutovský P (2014): Identification and characterization of RING-finger ubiquitin ligase UBR7 in mammalian spermatozoa. Cell and Tissue Research 356: 261-278.
Šutovský P, Kennedy CE (2011): Biomarker-based nanotechnology for the improvement of reproductive performance in beef and dairy cattle. Industrial Biotechnology 9: 24-30.
Šutovský P, Moreno RD, Ramalho-Santos J, Dominko T, Simerly C, Schatten G (1999): Ubiquitin tag for sperm mitochondria. Nature 402: 371.

Autor: Jan Nevoral
Datum: 22.04.2014 07:42
Tisk článku

Zabrisky, ta druhá spermie - Vaněk-Úvalský Bohuslav
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 124 Kč
cena: 110 Kč
Zabrisky, ta druhá spermie
Vaněk-Úvalský Bohuslav
Související články:

Nový typ antikoncepce?     Autor: Josef Pazdera (21.03.2011)
Protonové motory genetické pošty     Autor: Dagmar Gregorová (06.02.2010)



Diskuze:

Žádný příspěvek nebyl zadán



Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace