每个真核细胞的一个基本组成部分是细胞骨架。微管是由称为微管蛋白的蛋白质组成的细管，是细胞骨架的一部分。纤毛和鞭毛是从我们体内大多数细胞中伸出的类似天线的结构，其中包含许多微管。

鞭毛的一个例子是精子尾巴，它对于男性生育和因此的性繁殖至关重要。鞭毛必须以非常精确和协调的方式跳动，以使精子逐渐游动。否则会导致男性不育。

巴黎居里研究所，德累斯顿马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所，波恩凯撒研究中心，波恩大学，巴黎科钦研究所和米兰人类技术大学的研究人员现在表明，一个特定的对蛋白质微管蛋白的酶促修饰(称为糖基化)对于使精子保持直线运动至关重要。这些发现暗示对这种修饰的干扰可能是人类某些形式的男性不育的基础。

人体细胞利用我们的DNA库提取蓝图，这些蓝图包含构建蛋白质的结构和分子机器的说明。但是故事还不止于此：蛋白质可以被称为酶的其他蛋白质修饰。这种修饰的发生已经很长时间了，但是令人惊讶的是，它们的功能在许多情况下是未知的。我们缺乏深入了解的一个很好的例子是微管蛋白(形成微管的蛋白质)的修饰作用。这些是用于在细胞中制成支架的长丝。尽管微管在我们有机体的所有细胞中高度相似，但它们具有多种功能。

微管最特殊的功能之一是在精子尾巴或鞭毛中发现。精子鞭毛对于男性生育和性繁殖至关重要。他们必须以非常精确和协调的方式跳动，以使精子逐渐进行游泳，否则，可能导致男性不育。为了使精子保持直线运动，酶对蛋白质微管蛋白的修饰至关重要。一种修饰称为糖基化，迄今为止是微管蛋白中探索最少的修饰之一。

扰动的拍子

巴黎居里研究所，德累斯顿马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传研究所以及波恩大学，波恩大学，巴黎科钦研究所和人类中心的欧洲高级研究与研究中心(凯撒)的科学家米兰的Technopole仔细研究了糖基化作用。他们发现，在没有这种微管蛋白修饰的情况下，鞭毛搏动的方式会受到干扰，从而导致精子大部分游动。

该研究的第一作者，居里研究所的Sudarshan Gadadhar解释说：“精子鞭毛的核心由微管以及成千上万个称为达因素的微小分子马达组成，这些分子马达可以有节奏地将这些微管弯曲成产生用于运动和操纵的波浪。这些动力蛋白的活性必须紧密协调。在没有糖基化的情况下，它们变得不协调，结果，我们突然看到精子游动。

为了找到答案，该研究的作者创建了一种小鼠品系，该品系缺乏使微管糖基化的酶的遗传蓝图。“我们观察到缺乏糖基化的小鼠精子的功能缺陷，导致生育力下降。由于已知作为模型系统的小鼠具有强大的生育能力，因此人类的类似缺陷也可能导致男性不育。”居里研究所CNRS(法国国家科学研究中心)研究员，动物研究中心的一位协调员Carsten Janke说。学习。

突变会干扰运动蛋白的协调活性

为了弄清为什么缺乏糖基化会导致精子运动和男性不育症受到干扰，研究小组使用冷冻电子显微镜观察了鞭毛及其分子运动的分子结构。对突变的精子鞭毛的分析表明，鞭毛是正确构建的，但突变会干扰轴突动力蛋白的协调活动，而动力是鞭毛鞭打的动力。这解释了为什么精子细胞的游泳会受到干扰。

为什么这一发现如此重要?其他协调作者，马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所和人类技术研究中心的盖亚·皮吉诺和凯撒研究中心的路易斯·阿尔瓦雷斯总结说：“这项研究表明，糖基化对于控制动力蛋白有多么重要鞭毛运动，是微管修饰如何直接影响细胞中其他蛋白质功能的主要例子。我们的发现提供了直接的证据，表明微管通过微管蛋白修饰的代码在调节基本生物学过程中具有积极作用。

此外，这项研究指出了男性不育的新机制。由于精子鞭毛是我们体内多种纤毛类型之一，因此我们希望类似的微管蛋白修饰在各种纤毛相关功能中很重要。因此，我们的工作为深入了解多种疾病(例如发育障碍，癌症，肾脏疾病或呼吸道和视觉障碍)打开了一扇门。”