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阿尔茨海默氏症的致病蛋白纤维,与人类繁衍息息相关?

一说起阿尔茨海默氏症(AD),大伙儿往往闻之色变。作为一种神经退行性顽疾,人们迄今未找到能有效预防、治疗阿尔茨海默氏症的方法。研究显示,这种疾病与β- 淀粉样蛋白存在密切关联,这种蛋白若过度聚集形成蛋白纤维而沉积在大脑中,就有可能导致阿尔茨海默氏症。

2007 年,研究人员有了一个意外发现,他们居然在精液中发现了淀粉样蛋白纤维!一开始,大家都觉得这可是个天大的坏消息,觉得这些“不良分子”会与艾滋病病毒(HIV)狼狈为奸,促使病毒进入细胞。然而,在注意到大多数灵长类动物都带有这些纤维后,来自加州大学旧金山分校(UCSF)的生物学家 Nadia Roan 却有了不同的想法,“如果这些纤维毫无益处,它们在进化的过程中应该早已被淘汰了。”于是,她将 HIV 进入宿主细胞与精子进入卵细胞联系起来,并冒出了一个念头:这些纤维是否会促进受精?

Nadia Roan 教授。图片来源:UCSF

为了验证这一想法,Roan 等人开展了一项新研究。研究人员首先人工合成出淀粉样蛋白纤维,然后观察它们是否会促进培养皿中的精子和卵子结合。没想到的是,结果给了他们当头一棒:由于这些纤维的存在,精子反而游动得更慢了。“精子的尾巴没以前摆动得那么快了。”Roan 说。显微观测表明,这些纤维给精子戴上了“紧箍咒”,限制了它们的运动。

精液中的淀粉样蛋白纤维使得精子的运动受限。图片来源:eLife

此情此景令研究人员又萌发了一个新的念头:或许淀粉样蛋白纤维能够帮助女性清除掉劣质精子。人们已经知晓,性生活后,女性的免疫细胞会涌入其生殖道,以消灭潜在的有害物质。为了判断精液中的这种纤维能否促进这一过程,研究人员培育出两类健康精子,一类携带蛋白纤维,另一类不携带蛋白纤维;接下来,观察有多少会被免疫细胞给消灭掉。结果令人印象深刻:有这种纤维的精子被吞噬的数量,竟然比没有这种纤维的精子被吞噬的数量多出 5 倍!此外,蛋白纤维还可以清除掉更多的因超低温而受损的精子。事实上,一旦有蛋白纤维助阵,免疫细胞清除掉的有缺陷的精子的数量甚至可以多出 1.5 倍。研究人员在 eLife 上报道了自己的研究成果。

有淀粉样纤维存在时,凋亡精细胞更容易被清除掉。图片来源:eLife

Roan 认为,精液中的淀粉样蛋白纤维至少具备两个功能:一,帮助清除掉那些在女性生殖道中待得太长的精子,因为它们可能会引发不必要的免疫反应,导致所有的精子都被杀灭;二,帮助清除掉有缺陷的精子,让真正健康的精子有机会到达卵细胞。

丹麦奥胡斯大学蛋白质研究专家 Otzen 表示,简言之,蛋白纤维的作用是确保“最好、最有前途”的精子与卵细胞结合。“从进化的角度看,这件事尤为重要,一切都是为了产生最优质的后代。”

不过,究竟蛋白纤维是如何“捆住”精子的,研究人员目前还不是很清楚。还有一个问题是,在实验室所观察到的现象是否就是动物体内实际发生的情况,还需要进一步的研究证实。不过,研究人员仍然表示,这些蛋白纤维控制精子质量的手段令人大开眼界,它表明,自然界远比我们所想象的要复杂、离奇很多。

https://elifesciences.org/articles/24888

部分编译自:

http://www.sciencemag.org/news/2017/07/protein-tangles-behind-alzheimer-s-disease-may-be-critical-human-reproduction

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