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Kein Säugetier entsteht ohne ihre Mitwirkung: Proteine auf der Eizelle und dem Spermium, die interagieren und es den Keimzellen erlauben, einander zu «erkennen». Britischen Forschern ist es nun gelungen, das Protein zu identifizieren, das sich auf der Eizelle befindet. Sein Gegenstück auf dem Spermium ist schon seit 2005 bekannt. Die Entdeckung könne bei der Entwicklung neuartiger Verhütungsmittel oder verbesserter Fruchtbarkeitsbehandlungen helfen, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt «Nature».
Japanische Forscher hatten 2005 das Protein auf der Oberfläche der Spermienzellen entdeckt. Sie nannten es «Izumo» in Anlehnung an einen japanischen Hochzeitsschrein. Das entsprechende Protein auf der Eizelle war bisher unbekannt. Die Forscher um Enrica Bianchi vom Wellcome Trust Sanger Institute in Hinxton (Grossbritannien) fanden nun zunächst in Zellversuchen, dass «Izumo» ausschliesslich an das Protein «Juno» bindet.
Weitere Experimente zeigten, dass Eizellen nur dann mit einem Spermium verschmelzen, wenn sie «Juno» auf ihrer Oberfläche tragen. Weibliche Mäuse, deren Eizellen kein «Juno»-Protein besassen, waren unfruchtbar – genauso wie männlichen Mäuse, deren Spermien kein «Izumo»-Protein tragen. «Juno» sei in allen bisher sequenzierten Säugetier-Genomen zu finden, schreiben die Forscher.
«Wir haben ein seit langem bestehendes Rätsel in der Biologie gelöst, indem wir die Moleküle identifiziert haben, die im Moment unserer Empfängnis aneinander binden müssen», erklärt Gavin Wright vom Sanger Institute, unter dessen Leitung die Studie entstanden ist. «Ohne diese essenzielle Interaktion findet eine Befruchtung einfach nicht statt.» Möglicherweise könne die Entdeckung helfen, Fruchtbarkeitsbehandlungen zu verbessern und neue Verhütungsmittel zu entwickeln.
Die Bindung zwischen den beiden Proteinen sei sehr schwach, berichten die Forscher weiter. Etwa 40 Minuten nach einer erfolgreichen Befruchtung ist das «Juno»-Protein zudem kaum noch auf der Eizelle nachzuweisen. Auf diese Weise stellt die Eizelle womöglich sicher, dass sie nur von einer Spermienzelle befruchtet wird, erläutern die Forscher. Würden mehrere Spermien – und damit ein vielfacher Erbgutsatz – in die Eizelle gelangen, wäre der Embryo nicht lebensfähig und würde absterben. Dass es einen solchen Mechanismus gibt, ist seit langem bekannt. Unklar war indes dessen molekulare Grundlage. (dhr/sda/dpa)