Khoa học tiết lộ điều xảy ra khi tinh trùng chạm mặt trứng

Khoảnh khắc tinh trùng trườn thẳng vào một quả trứng là một trong những thay đổi đột ngột. Trong vòng vài giây đến vài phút, sẽ xảy ra những thay đổi hóa học trong màng trứng và lớp vỏ ngoài để ngăn chặn thêm bất kỳ tinh trùng nào xâm nhập vào tế bào trứng.

Một loạt phản ứng hóa học, cũng diễn ra khi tinh trùng và trứng nhận ra nhau.

Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí nghiên cứu Scientific Reports, đã tiết lộ sự kết đôi giữa tinh trùng và trứng bắt đầu như thế nào, và trứng đã làm gì để “từ chối” các tinh trùng “đến sau”, theo tạp chí khoa học Science Alert.

Khoảnh khắc tinh trùng trườn thẳng vào một quả trứng là một trong những thay đổi đột ngột

Shutterstock

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ liên bang Thụy Sĩ (ETH Zurich) và Đại học Ludwig Maximilian Munich của Đức, đã tiết lộ sự kết đôi thú vị tạo thành cặp protein đặc biệt đóng vai trò quan trọng trong quá trình thụ tinh.

Thành viên nghiên cứu, tiến sĩ Paulina Pacak, nhà sinh học tại ETH Zurich, giải thích: Sự kết hợp của hai protein JUNO của trứng và IZUMO1 của tinh trùng thành một phức hợp sẽ khởi động quá trình nhận biết và bám dính giữa các tế bào mầm, từ đó cho phép chúng hợp nhất.

Để tìm hiểu thêm, tiến sĩ Pacak và các đồng nghiệp đã sử dụng siêu máy tính để mô phỏng sự tương tác giữa JUNO và IZUMO1 trong nước, nhằm tạo môi trường gần giống với dạng tự nhiên của chúng trong tế bào.

Mỗi mô phỏng chỉ kéo dài 200 nano giây, nhưng họ đã phát hiện ra rằng phức hợp JUNO-IZUMO1 ban đầu được ổn định nhờ một loạt hoạt động tồn tại trong thời gian ngắn và nhiều liên kết hóa học giữa các phân tử protein. Những liên kết này kéo dài chưa đến 50 nano giây mỗi lần.

Trứng được thụ tinh sẽ giải phóng một dòng các nguyên tử kẽm tích điện có tác dụng ngăn chặn các tinh trùng khác xâm nhập vào trứng

Shutterstock

Tiếp đó, vài phút sau khi tinh trùng và trứng kết hợp với nhau, trứng được thụ tinh sẽ giải phóng một dòng các nguyên tử kẽm tích điện có tác dụng ngăn chặn các tinh trùng khác xâm nhập vào trứng bằng cách làm cứng lớp vỏ ngoài của nó, theo Science Alert.

Các mô phỏng cho thấy sự hiện diện của các ion kẽm đã uốn cong IZUMO1 trên các tinh trùng khác thành hình chữ V, do đó nó không thể liên kết chắc chắn với JUNO của trứng được nữa. Điều này cho thấy việc giải phóng kẽm của trứng cũng có thể cản trở sự liên kết của tinh trùng khác khi tiếp cận.

Mặc dù đây chỉ là những mô phỏng máy tính dựa trên trình tự và hình dạng protein nhưng những phát hiện này đã cung cấp một cái nhìn mới về những khoảnh khắc đầu tiên của quá trình thụ tinh.

Người hướng dẫn nghiên cứu, tiến sĩ Viola Vogel, khoa Khoa học và công nghệ y tế tại ETH Zurich, cho biết: Chúng tôi chỉ có thể tìm ra những điều như thế này nhờ sự trợ giúp của mô phỏng.