محققان دانشگاه ایالتی میشیگان (MSU)، معمای دیرینه درباره‌ی ساختاری کمتر شناخته‌شده از اسپرم به‌نام قطره‌ی سیتوپلاسمی (CD) را کشف کردند. CD که به شکل سیتوپلاسمی متورم شناخته می‌شود، در نزدیکی سر اسپرم و به‌ویژه گردن آن قرار دارد. سیتوپلاسم، ماده‌ای چسبناک و ژلاتینی است که توسط یک غشای سلولی محصور شده است. این پدیده در همه‌ی پستانداران، به‌ویژه انسان مشاهده می‌شود و مدل ژنتیکی جدید، نخستین مورد در نوع خود محسوب می‌شود.
به‌نقل از سای‌تک‌دیلی، علی‌رغم اینکه قطره‌ی سیتوپلاسم برای نخستین بار بیش از ۱۰۰ سال پیش کشف شد، نحوه‌ی تشکیل و عملکرد آن به‌دلیل نبود ابزارهای مولکولی و ژنتیکی برای مطالعه هم‌چنان نامشخص بود. دانشمندان اغلب CD را نادیده گرفته‌اند؛ اما به‌گفته‌ی چن چن، دانشیار دپارتمان علوم دامی و برنامه‌ی علوم تولیدمثل و رشد کالج کشاورزی و منابع طبیعی MSU، دیگر نمی‌توان آن را نادیده گرفت.
CD برای تنظیم بلوغ و باروری اسپرم طراحی شده است
چن می‌گوید: «مطالعه‌ی جدید ما روی موش‌ها نشان می‌دهد که CD درواقع یک اندامک فعال درحال تشکیل است که به‌طور هدفمند برای تنظیم بلوغ و باروری اسپرم طراحی شده است. این اندامک به‌عنوان «اتاق ذخیره» عمل می‌کند تا پروتئین‌های حیاتی موردنیاز برای عملکرد اسپرم را قبل از سفر طولانی برای رسیدن به تخمک جمع‌آوری کند. این فرایند درست مانند بستن چمدان برای سفر به مریخ است؛ سفینه‌ی فضایی باید قبل از ترک زمین تمام اقلام مورد نیاز خود را برای سفر بارگیری کند.»
نقش ژن SYPL1 در تشکیل CD
چن و تیم تحقیقاتی او، یک سیستم تبادلات پروتئینی جدید را در اسپرم درحال‌رشد کشف کردند که به‌طور فعال از راه وزیکول‌های غشایی کوچک، پروتئین‌های ضروری را به CD (اتاق ذخیره اسپرم) منتقل می‌کند. این فرایند توسط ژنی به‌نام SYPL1 کنترل می‌شود. پروتئین SYPL1 روی وزیکول‌های غشایی قرار دارد و نقشی محوری در هدایت آن‌ها برای رسیدن به CD ایفا می‌کند. به‌گفته‌ی چن، این وزیکول‌ها را می‌توان به‌عنوان کامیون‌هایی درنظر گرفت که محموله‌های پروتئینی را به اتاق ذخیره‌سازی اسپرم می‌رسانند.
چن این نکته را خاطرنشان می‌کند که وقتی ژن SYPL1 در موش‌ها حذف می‌شود، سیستم مبادلات پروتئینی ازبین می‌رود و آنزیم‌های متابولیک حیاتی و پروتئین‌های ضروری به CD ارسال نمی‌شوند و در نتیجه CD خالی و بدون وزیکول ایجاد می‌شود؛ چیزی که او قبلا هرگز ندیده بود. درنهایت و بدون وجود محتویات اصلی CD، اسپرم‌های جهش‌یافته تحرک و توانایی خود را برای مقابله با تغییرات اسمزی ازدست می‌دهند و پس از خم‌شدن، به ناباروری منجر می‌شوند.
به‌باور چن این مطالعه نشان‌دهنده‌ی پیشرفتی قابل‌توجه در درک چگونگی تشکیل قطره‌ی سیتوپلاسمی و عملکرد بالقوه‌ی آن است. او می‌گوید: «مطالعه‌ی اخیر به ما کمک می‌کند تا متوجه شویم که یک سیستم تخصصی مبادلات پروتئینی بین سلول‌ها وجود دارد که به‌طور فعال محموله را به CD منتقل می‌کند تا در آینده توسط اسپرم برای سفر به تخمک استفاده شود.»
به‌گفته‌ی چن، یافته‌ی جدید تصور اشتباه را درمورد ساختار اسرارآمیز اسپرم تغییر خواهد داد. او معتقد است که این یافته راه‌های جدیدی را برای تحقیق روی CD، به‌عنوان نشانگر زیستی برای باروری در انسان‌ها و حیوانات، باز خواهد کرد و احتمالا مسیری جدید را برای کنترل باروری هدف قرار خواهد داد.
یافته‌های پژوهش در نشریه نیچر کامیونیکیشنز منتشر شده است.