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Fortpflanzung: "Juno" bindet Spermien an die Eizelle

Damit Eizelle und Samenzelle miteinander verschmelzen können, müssen sie zunächst aneinander binden. An der Oberfläche von Spermien ist das Rezeptorprotein Izumo1 für den innigen Kontakt essenziell. Nun ist sein Gegenpart auf der Eizelle gefunden worden.  
Ei- und SamenzellenLaden...

Haben sich Eizelle und Spermium gefunden, steht vor der Verschmelzung der Keimzellen zur Zygote ein entscheidender Schritt: Die beiden Beteiligten müssen sich eng aneinander heften. Das zuständige Rezeptorprotein namens Izumo1 auf der Oberfläche der Samenzellen wurde 2005 gefunden – Mäuse, denen Izumo1 fehlt, sind unfruchtbar. Nun war auch die Suche nach dem entsprechenden Gegenstück auf der Eizelle erfolgreich.

Enrica Bianchi vom Wellcome Trust Sanger Institute und ihre Kollegen nutzten Izumo1 als Angelhaken für den Bindungspartner seitens der Eizelle. Tatsächlich fanden sie nur ein Protein, das sich mit dem Rezeptor an der Spermienoberfläche verknüpfte: Folr4, ein so genannter Folatrezeptor. Anders als die weiteren Mitglieder der Folatrezeptorenfamilie kann er jedoch keine Folsäure binden, wie kürzlich veröffentlichte Studien gezeigt hatten. Bianchi und ihr Team wiesen Folr4 auf den Eizellen von Mäusen, Opossums, Schweinen und Menschen nach und schlagen vor, ihn angesichts seiner zentralen Rolle bei der Fortpflanzung in "Juno" umzutaufen, nach der römischen Göttin für Geburt und Ehe.

Die Forscher hatten noch weitere Izumo- und Folatrezeptoren unter die Lupe genommen, doch nur Izumo1 und "Juno" gingen eine Bindung ein. Wurde Juno durch Antikörper blockiert, fand keine Verschmelzung mehr statt. Mäuse, denen Juno fehlt, erwiesen sich als unfruchtbar, und ihre Eizellen ließen sich auch nicht in vitro befruchten.

Nach getaner Arbeit entsorgt

Außerdem stellte sich heraus, dass Juno bereits 30 bis 40 Minuten nach der Verschmelzung von der Zelloberfläche verschwindet und in extrazellulären Vesikeln abtransportiert wird – womöglich verbirgt sich hier ein Teil des Mechanismus, der nach dem Eindringen eines Spermiums  dafür sorgt, dass normalerweise kein zweites Spermium zum Zuge kommt. Diese Entsorgung fehlte jedoch, wenn eine Samenzelle direkt in eine Eizelle injiziert wurde (intrazytoplasmatische Spermieninjektion, ICSI).

Für die letztendlich stattfindende Verschmelzung der Keimzellen sind jedoch noch weitere Membranproteine notwendig, wie die Wissenschaftler mit einem weiteren Experiment zeigten: Als sie Juno und Izumo1 in Zelltypen herstellen ließen, die normalerweise nicht fusionieren, blieb die Verschmelzung auch weiterhin aus. Das bestätigt Ergebnisse, denen zufolge Izumo1 für die Adhäsion entscheidend ist, nicht aber für den Fusionsprozess.

Ob Mutationen im Gen für Juno auch bei Frauen Unfruchtbarkeit auslösen können, müsse erst noch untersucht werden, erklärt Paul Wassarman von der Icahn School of Medicine at Mount Sinai in New York. Die Ergebnisse könnten aber die Suche nach neuen Verhütungsmethoden vorantreiben, die darauf beruhen, die Verschmelzung von Ei- und Samenzellen zu verhindern.

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