لقاح و شناسایی گامتها
لقاح فرآیندی است که طی آن اسپرم و تخمک یکدیگر را شناسایی کرده، به هم متصل میشوند و ادغام مییابند تا یک زیگوت تشکیل دهند، که منجر به بازگرداندن تعداد کروموزومهای دیپلوئید و فعالسازی تکوین میشود. شناسایی گامتها همان ارتباط مولکولی است که تضمین میکند اسپرم گونه صحیح به پوشش تخمک متصل شود و تنها یک اسپرم با غشای تخمک ادغام گردد.
Definition
لقاح، اتصال یک اسپرم هاپلوئید و یک تخمک هاپلوئید است که با واسطه رویدادهای شناسایی متوالی در زونا پلوسیدا و غشای پلاسمایی تخمک صورت میگیرد و منجر به تولید یک زیگوت دیپلوئید و فعالسازی تخمک و بلوک پلیاسپرمی میشود.
Scope
این موضوع شامل ظرفیتیابی اسپرم و واکنش آکروزومی، اتصال به و نفوذ به زونا پلوسیدا، جفت گیرنده همجوشی IZUMO1-JUNO بر روی غشاهای اسپرم و تخمک، فعالسازی تخمک، و بلوکهایی که از لقاح توسط بیش از یک اسپرم جلوگیری میکنند، میشود. این مبحث لقاح را به عنوان یک فرآیند فیزیولوژیکی و مولکولی بررسی میکند؛ و راهنمایی بالینی در مورد لقاح یا تولید مثل کمکی نیست.
Core questions
- اسپرم چگونه زونا پلوسیدای تخمک را شناسایی کرده و به آن متصل میشود؟
- چه مولکولهایی واسطه همجوشی غشاهای اسپرم و تخمک هستند؟
- تخمک چگونه اطمینان حاصل میکند که تنها یک اسپرم آن را بارور کند؟
- چه تغییراتی در تخمک پس از همجوشی، فعالسازی را تشکیل میدهند؟
Key concepts
- ظرفیتیابی اسپرم
- واکنش آکروزومی
- گلیکوپروتئینهای زونا پلوسیدا (ZP1-ZP4)
- گیرندههای همجوشی IZUMO1 و JUNO
- فعالسازی تخمک و نوسانات کلسیم
- بلوک پلیاسپرمی
- واکنش کورتیکال و سخت شدن زونا
Mechanisms
اسپرمهای انزال شده ظرفیت بارورسازی را از طریق ظرفیتیابی در دستگاه تناسلی زن به دست میآورند، سپس به زونا پلوسیدای تخمک متصل میشوند، که یک پوشش گلیکوپروتئینی است و اجزای آن (از جمله ZP3) به عنوان دارای فعالیت گیرنده اسپرم شناسایی شدهاند. اتصال، واکنش آکروزومی را تقویت میکند و آنزیمهایی را آزاد میسازد که به اسپرم در نفوذ به زونا کمک میکنند. در سطح تخمک، پروتئین غشایی اسپرم IZUMO1 به گیرنده تخمک خود یعنی JUNO متصل میشود، این تعامل برای ادغام غشاهای پلاسمایی اسپرم و تخمک ضروری است. ادغام، فعالسازی تخمک را آغاز میکند، از جمله نوسانات کلسیم درون سلولی و واکنش کورتیکال، که زونا پلوسیدا را تغییر میدهد و بلوک پلیاسپرمی را ایجاد میکند تا تنها یک اسپرم ژنوم خود را مشارکت دهد.
Clinical relevance
درک شناسایی گامتها اساس علم ناباروری و فناوریهای کمک باروری مانند لقاح آزمایشگاهی (in vitro fertilization) و تزریق اسپرم داخل سیتوپلاسمی (intracytoplasmic sperm injection) را تشکیل میدهد و توضیح میدهد که چرا نقص در اتصال به زونا یا مولکولهای همجوشی میتواند لقاح را مختل کند. این مدخل فیزیولوژی زیربنایی را به عنوان یک ماده مرجع توصیف میکند و مشاوره یا درمان فردی در مورد باروری ارائه نمیدهد.
Evidence & guidelines
بسیاری از جزئیات مولکولی از ژنتیک و بیوشیمی موش به دست آمده است: شناسایی گلیکوپروتئینهای زونا با فعالیت گیرنده اسپرم، اثبات اینکه IZUMO1 برای ادغام اسپرم با تخمک ضروری است، و کشف JUNO به عنوان شریک آن در سمت تخمک. از آنجا که آزمایشهای کلیدی در موش انجام شدهاند، ادبیات علمی اشاره میکند که مسیر انسانی به طور کلی حفظ شده است اما یکسان نیست.
History
کار قرن بیستم زونا پلوسیدا را به عنوان محل اتصال اسپرم اختصاصی گونهای تثبیت کرد، و Bleil و Wassarman در سال 1980 یک گیرنده گلیکوپروتئینی برای اسپرم شناسایی کردند. اساس مولکولی همجوشی غشایی زمانی روشن شد که Inoue و همکاران در سال 2005 نشان دادند که پروتئین اسپرم Izumo برای همجوشی ضروری است، و زمانی که Bianchi و همکاران در سال 2014 JUNO را به عنوان گیرنده تخمک آن شناسایی کردند، یک جفت شناسایی دیرینه را تکمیل کردند.
Key figures
- Paul M. Wassarman
- Masaru Okabe
- Naokazu Inoue
- Gavin J. Wright
- Jeffrey D. Bleil
Related topics
Seminal works
- bleil-wassarman-1980
- inoue-2005
- bianchi-2014
Frequently asked questions
- چه چیزی از بارور شدن تخمک توسط بیش از یک اسپرم جلوگیری میکند؟
- همجوشی اولین اسپرم، واکنش کورتیکال و تغییرات در زونا پلوسیدا را آغاز میکند که با هم یک بلوک پلیاسپرمی را تشکیل میدهند و از اتصال یا همجوشی اسپرمهای اضافی جلوگیری میکنند.
- IZUMO1 و JUNO چه هستند؟
- IZUMO1 یک پروتئین در سطح اسپرم و JUNO گیرنده آن در سطح تخمک است؛ اتصال آنها برای همجوشی غشاهای اسپرم و تخمک در طول لقاح ضروری است.