Découverte d'un récepteur de sperme mammalien à structure 3D
Des scientifiques de l'Institut Karolinska, en Suède, ont découvert la structure tridimensionnelle d'une protéine impliquée dans la liaison ovocyte-spermatozoïde. Leurs découvertes ont d'importantes implications pour la médecine reproductive et peuvent être utilisées en vue de développer des méthodes contraceptives innovantes ne nécessitant pas l'utilisation d'hormones. L'étude, partiellement financée par l'UE au moyen d'une bourse européenne Marie Curie de réintégration, est publiée dans la revue Nature. La membrane de l'ovocyte mammalien, appelée zone pellucide (ZP), joue un rôle important dans la fécondation, et permet la pénétration unique de l'ovule par un spermatozoïde. Les protéines de la ZP des souris, appelées ZP2 et ZP3, agissent en tant que récepteurs de spermatozoïde au cours de la fécondation. Ils contiennent une séquence commune qui leur permet de former la membrane externe de l'ovule, une matrice de filaments qui enveloppe totalement l'ovule. Les protéines de ZP possèdent une région appelée le domaine ZP, et les mutations qui ont lieu à cet endroit peuvent causer de sérieux troubles tels que la stérilité, la surdité et certains cancers. La structure exacte des protéines à domaine ZP n'avait jamais réellement été déterminée en raison de leur nature dynamique. Leur structure étant complexe, l'étude de la séquence d'acides aminés ne suffirait pas à décrire de manière adéquate les caractéristiques uniques de ce domaine ZP. «ZP3 a été identifié il y a bientôt 30 ans, mais l'obtention d'informations sur la structure de cette protéine clé a toujours constitué un véritable défi en raison de son importante hétérogénéité, expliquait le responsable de recherche, Luca Jovine. Dans cette dernière étude, les scientifiques ont pu décrire avec une bonne résolution la structure tridimensionnelle d'une partie de ZP3 en ayant recours à la technique de cristallographie protéinique. En révélant sa structure dans les moindres détails, les chercheurs ont montré qu'une partie du domaine ZP, le ZP-N, se repliait d'une manière innovante, qui rappelle quelque peu la manière dont se replient les anticorps. D'après l'étude, les résultats démontrent que ZP-N est un domaine en soi, et se révèle être un sous-type différent dans la superfamille de l'immunoglobuline. La superfamille de l'immunoglobuline (IgSF) est un groupe de protéines impliquées dans les processus de reconnaissance, de liaison, et d'adhésion des cellules. Les membres partagent des caractéristiques structurelles avec les anticorps, dont un domaine appelé domaine d'immunoglobuline (ou repliement). Ces domaines ont une structure en sandwich formée par deux couches de brin bêta. Les chercheurs ont découvert que deux tiers des ZP-N consistaient en des brins bêta reliés entre eux par des boucles de formes et de longueurs différentes, l'ensemble ressemblant à une sorte de sandwich semblables aux protéines immunoglobulines, mais avec des caractéristiques distinctes. Les chercheurs pensent pouvoir appliquer leurs méthodes à de futures études, en vue de caractériser une région de ZP3, de prime importance dans le processus de polymérisation. Une telle application améliorerait considérablement notre compréhension de l'infertilité humaine. Cela permettrait également le développement de contraceptifs non hormonaux innovants. «La fécondation chez les mammifères implique un certain nombre d'étapes complexes. Nos résultats ouvrent la voie à de nouvelles recherches sur ce sujet passionnant en nous offrant un aperçu du commencement de la vie à une échelle atomique», explique le Dr Jovine. La description de ZP-N apporte également des informations sur la base moléculaire des maladies humaines liées à la ZP. «La structure de ZP-N au sein de ZP3 offre un aperçu sur les bases de la fécondation chez les mammifères, à un niveau de résolution atomique», conclut l'étude. «De nombreuses mutations pathologiques au niveau des protéines de domaine ZP se jouent dans la région ZP-N. Ainsi, ces travaux ne seront pas uniquement importants en médecine reproductive, mais également dans le cadre de maladies humaines graves, telles que la surdité non syndromique ou les troubles rénaux et vasculaires.»
Pays
Suède