15 novembre 2019
Aggiornato 18:00
Direttamente coinvolta nella legatura ovulo-sperma

Rivelata la struttura tridimensionale del recettore spermatico dei mammiferi

Questa scoperta ha importanti implicazioni per la medicina riproduttiva umana e potrebbe essere usata per sviluppare nuovi contraccettivi non-ormonali

Alcuni scienziati dell'Istituto Karolinska in Svezia hanno scoperto la struttura tridimensionale di una proteina direttamente coinvolta nella legatura ovulo-sperma. Questa scoperta ha importanti implicazioni per la medicina riproduttiva umana e potrebbe essere usata per sviluppare nuovi contraccettivi non-ormonali. Lo studio, in parte finanziato dall'UE attraverso una borsa di reintegrazione europea Marie Curie, è stato pubblicato sulla rivista Nature.

Il rivestimento degli ovuli dei mammiferi, chiamato zona pellucida (ZP), ha un ruolo fondamentale nella fecondazione e impedisce che più di uno spermatozoo entri nell'ovulo. Le proteine ZP nei topi, chiamate ZP2 e ZP3, fungono da recettori spermatici durante la fecondazione. Contengono una sequenza comune che permette loro di formare il rivestimento dell'ovulo - una matrice di filamenti che circonda completamente l'ovulo.

Le proteine ZP hanno un'area chiamata campo ZP, e le mutazioni di questo campo possono portare a gravi disturbi tra cui l'infertilità, la sordità e alcuni tipi di cancro.

È stato molto difficile ottenere la struttura esatta delle proteine che contengono il campo ZP a causa della loro natura dinamica. A causa della sua complessità strutturale, studiare soltanto la sua sequenza aminoacida non sarebbe stato sufficiente per descrivere in modo adeguato le particolari caratteristiche del campo ZP.

«La ZP è stata identificata quasi 30 anni fa, ma ottenere informazioni sulla struttura di questa proteina fondamentale per la riproduzione è stato tecnicamente difficile a causa della sua alta eterogeneità,» ha spiegato il ricercatore a capo della ricerca, Luca Jovine.

Nella loro ultima ricerca gli scienziati hanno descritto una struttura tridimensionale ad alta risoluzione di una parte fondamentale della ZP3, usando la cristallografia della proteina. Rivelando la struttura in maggiore dettaglio rispetto a quanto era mai stato ottenuto prima, i ricercatori hanno mostrato che una parte del campo ZP (la ZP-N) si ripiega in un modo diverso che ricorda (anche se è comunque diverso) gli anticorpi.

Secondo lo studio, i risultati dimostrato che la ZP-N è un dominio a sé stante e costituise un sottotipo distinto della superfamiglia delle immunoglobuline.

La superfamiglia delle immunoglobuline (IgSF) è un gruppo di proteine coinvolte nei processi di riconoscimento, legatura e adesione delle cellule. I suoi membri possiedono alcune caratteristiche strutturali in comune con gli anticorpi, tra cui un campo conosciuto come campo dell'immunoglobulina (o fold). Questi campi hanno una struttura a strati formata da due strati di filamenti beta.

I ricercatori hanno scoperto che i due terzi della ZP-N consistono in filamenti beta interconnessi tramite anelli di varie lunghezze e forme per formare una struttura a strati, simile a quella che si trova nelle proteine dell'immunoglobulina ma con caratteristiche diverse.

I ricercatori credono che i loro metodi possano essere usati in studi futuri per caratterizzare un'area di ZP3, importante per la polimerizzazione. Un tale risultato potrebbe migliorare significativamente la nostra comprensione dell'infertilità umana. Potrebbe anche portare allo sviluppo di nuovi contraccettivi mirati e non-ormonali.

«La fecondazione dei mammiferi prevede una serie di eventi molto complessi. Le nostre scoperte preparano il terreno per ulteriori ricerche in questo affascinante campo, fornendo una prima istantanea del principio della vita con una risoluzione atomica,» ha detto il dott. Jovine.

La descrizione della ZP-N ha inoltre fornito informazioni sulla base molecolare delle malattie umane legate alla ZP. «La struttura della ZP-N ZP3 fornisce un primo sguardo sulla base della fecondazione dei mammiferi con una risoluzione atomica,» conclude lo studio. «Poiché molte mutazioni patologiche in altre proteine del campo ZP rientrano nella ZP-N, questo lavoro non sarà importante solo per la medicina riproduttiva, ma anche per malattie umane gravi come la sordità non sintomatica o i disturbi renali e vascolari.»