תאי זרע מנווטים את דרכם באמצעות חלבוני ראייה

 

מהרגע בו נכנס תא זרע של האדם לחצוצרה, עליו לנוע לאורך מספר סנטימטרים כדי להגיע אל הביצית – מרחק השקול למסע של מספר קילומטרים בשביל אדם. בדרכו זו, וכדי להגיע למטרה ולבצע הפרייה, חייב תא הזרע לנווט על-פי סימני דרך שבלעדיהם לא יוכל להתגבר על מכשולים שונים.

 

במחקרים קודמים, גילו פרופ' מיכאל אייזנבך וחברי קבוצתו מהמחלקה לכימיה ביולוגית במכון ויצמן למדע, שני סוגים של סימני דרך כאלה: סימנים כימיים וחום. החום פועל במרחקים גדולים יחסית: אתר ההפריה חם יותר מאשר המקום בו נעצרים ומבשילים תאי הזרע בכניסה לחצוצרה, והפרש הטמפרטורות מוביל אותם לכיוון הביצית. כאשר הם מתקרבים לאתר ההפריה, הם קולטים את האותות הכימיים שמפרישה הביצית. פרופ' אייזנבך: "כפי שקורה בתהליכים חשובים רבים בטבע, תאי הזרע מסתמכים על יותר ממנגנון אחד במהלך הניווט אל הביצית, כך שאם אמצעי ניווט אחד מאכזב, האחרים יוכלו להוות גיבוי ולהוביל את תא הזרע ליעדו".

 

 

תאי הזרע רגישים מאוד להפרשי חום: על מקטע דרך שאורכו כאורך תא זרע אחד (כ-50 אלפיות מילימטר) הם מסוגלים לחוש הפרש חום של 0.0006 מעלה בלבד. 

 

במחקר החדש, בחנו פרופ' אייזנבך וחברי קבוצתו כיצד חשים תאי הזרע את הפרשי החום. הקבוצה כללה את ד"ר סרפין פרז-סרזלס, ד"ר סרגיי בורישפולטס, תלמיד המחקר אושרי אפנזר, ד"ר רינת נבו וולדימיר קיש מהמחלקה לכימיה ביולוגית וד"ר אלכסנדר ברנדיס מהיחידה לשירותים ביולוגיים. המדענים התמקדו בקבוצה של קולטנים חלבוניים, GPCRs, שעל סמך מחקריהם הקודמים נראו מועמדים להיות מעורבים בהעברת אותות לתא הזרע. לאחר שמצאו שקבוצה גדולה זו אמנם מעורבת בחישת חום, הם גילו שהקולטנים שאחראים לכך – במסגרת הקבוצה – הם חלבונים הקרויים אופסינים (opsins).

 

אופסינים ידועים בעיקר בזכות תפקידם בתחום אחר לגמרי: מערכת הראייה. חלבון אחד מהקבוצה, הקרוי רודופסין, ידוע במיוחד כפיגמנט עיקרי המשמש כקולטן האור בתאי הרשתית בעין, אך בזחל זבוב הפירות הוא מעורב בתגובה לחום.

 

במחקר החדש, מצאו חברי קבוצת המחקר של פרופ' אייזנבך, כי מספר חלבונים במשפחת האופסינים נמצאים על-פני השטח של תאי הזרע בעכברים ובאדם. כל אחד מחלבוני הראייה האלה ממוקם במקום אחר, וכל אחד כנראה תורם את תרומתו ועוזר לזרע לחוש את החום באמצעות מסלול אותות נפרד. כאשר חסמו המדענים את האותות ששיגרו אופסינים, לא הצליחו תאי הזרע לנווט מאיזור קריר לאיזור חם יותר.

 

ממצאים מפתיעים אלה עשויים להסביר הימצאות של אופסינים באיברי גוף שאינם חשופים לאור, כגון הריאות והכבד. המדענים אומרים שייתכן שגם באיברים אלה משמשים האופסינים כחישני חום.