Spitzenschwimmer: Wissenschaftler haben eine zuvor unbekannte Struktur im Schwanz von Spermien beobachtet. Innerhalb der Mikrotubuli – gerüstartigen Röhren im Schwanz – entdeckten sie eine spiralförmige Struktur, die sich von der Schwanzspitze aus nach vorne erstreckte. Sie könnte den Spermien dabei helfen Energie zu sparen und schlussendlich das Ei zu erreichen, so die Forscher im Fachmagazin „Scientific Reports“.
Ein Spermium muss ausgezeichnet schwimmen können, um vor seiner Konkurrenz die Eizelle zu erreichen. Der Schwanz der Zelle muss daher auf Hochtouren laufen. Im Inneren dieser äußerst komplexen Maschine arbeiten etwa 1.000 verschiedene Proteine eng zusammen. Mit am wichtigsten sind die röhrenförmigen Mikrotubuli, an denen Motorproteine für die nötige Bewegung sorgen. „Es ist ziemlich unglaublich, dass das funktioniert“, sagt die Seniorautorin Johanna Höög von der Universität Göteborg. „Die Bewegung von tausenden Motorproteinen muss bis auf das kleinste Detail koordiniert werden, damit das Spermium schwimmen kann.“
Spiralen im Eis
Die Wissenschaftler wollten sich zunächst nur die 3D-Struktur des Spermienschwanzes anschauen und vom Bauplan auf die Funktion schließen. Dafür nutzten sie die Kryo-Elektronenmikroskopie. Im Jahr 2017 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet, macht dieses Verfahren selbst kleinste Zellstrukturen im Nanobereich sichtbar, ohne sie strukturell anzugreifen. „Da die Zellen ohne Chemikalien gefroren sind, welche die kleinsten Zellstrukturen verschleiern würden, können wir sogar einzelne Proteine innerhalb der Zelle beobachten“, erklärt Höög.
In der Schwanzspitze entdeckten die Forscher eine bisher unbemerkte Struktur. Innerhalb der Mikrotubuli-Röhren war eine dunkel erscheinende Spiralstruktur zu beobachten. Die Forscher erstellten 3D-Modelle dieser Spirale und stellten fest, dass es sich um C-förmige Proteinsegmente handelte, die sich innerhalb der Mikrotubuli in Form einer Helix aufstapeln. Ausgehend von der Spitze erstreckten sich die Spiralen über ein Zehntel des gesamten Schwanzes.
