Altes Rätsel gelöst

Protein “Juno” lässt Ei mit Spermium verschmelzen

Mikroskopische Aufnahme einer von Spermien umgebenen menschlichen Eizelle

(Bild: APA/dpa/Jan-Peter Kasper)

Auf der Oberfläche von Eizellen haben englische Forscher ein Protein entdeckt, ohne das der grundlegendste Schritt unserer Entwicklung - die Verschmelzung von Ei- und Samenzelle - nicht möglich ist. Das nach der römischen Göttin der Fruchtbarkeit benannte Eiweiß "Juno" vermittelt den Kontakt zum Spermium. Es könnte bei der Entwicklung neuartiger Verhütungsmittel oder verbesserter Fruchtbarkeitsbehandlungen helfen.

Bereits 2005 hatten japanische Wissenschaftler ein entsprechendes Protein auf der Oberfläche der Spermienzellen entdeckt, das sie - in Anlehnung an einen japanischen Hochzeitsschrein - "Izumo" tauften. Sein Gegenstück auf der Eizelle war bisher unbekannt. Ein Team um Enrica Bianchi vom Wellcome Trust Sanger Institute in Hinxton (Großbritannien) fand nun zunächst in Zellversuchen, dass "Izumo" sich ausschließlich an das Protein "Juno" bindet.

Weitere Experimente zeigten, dass Eizellen (das Bild zeigt eine solche, die von zahlreichen Spermien umgeben ist) 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 im Fachblatt "Nature".

Altes Rätsel in der Biologie gelöst
"Wir haben ein seit Langem bestehendes Rätsel in der Biologie gelöst, indem wir die Moleküle identifiziert haben, die im Moment unserer Empfängnis aneinanderbinden 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, nur von einer Spermienzelle befruchtet zu werden, 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 so einen Mechanismus gibt, ist seit Langem bekannt - die molekulare Grundlage aber bisher weitgehend unklar.