生物学家发现了一种开关，它可以触发精子利用动力来穿透卵细胞并使其受精。揭示了男性不育的可能原因，并发现了一个潜在的目标，可用于开发无性别歧视的避孕药。
当健康的精子“游动”时，它的尾巴会像正弦曲线一样有规律地来回摆动，而不是像试图进入卵子时的鞭子一样摆动。
这种转换是一种蛋白质受体，与孕酮相互作用，孕酮是由卵子或卵母细胞释放的雌性激素，也是精子游动的最终目标。成千上万的这些受体分布在精子尾部的表面。当精子接近卵子时，黄体酮激活受体并引发一系列反应，像鞭打一样打断精子尾部，将精子推入卵细胞，并有望穿过受保护的卵细胞。
梅利莎·米勒是加州大学伯克利分校和洛杉矶大学的博士后研究员，也是该论文的第一作者，她说:“如果受体不识别孕酮，你可能就不能受精。这使我们能够理解人类精子活动的另一个途径。”
精子行为
米勒说，“真正酷的是，我们有一个开发男性和女性避孕药的真正目标。如果黄体酮可以防止引发中风，精子就不能到达或穿透卵母细胞。”
还有其他避孕目标，其中一些可以防止在初始阶段产生中风。它们被称为超级激活。有些细胞可以同时释放一种酶，这种酶可以切断卵细胞周围的保护层。"但这是男性和女性使用避孕药的更好选择."米勒说。
该论文的通讯作者、细胞生物学助理教授保利娜·卢克索(Paulina Luxor)说，许多组织，如脑、肺和平滑肌，都含有类似的孕酮或类固醇受体，它们可能通过类似的机制在组织中引发大量反应。
“据我们所知，下一步是研究能表达这些蛋白质的其他组织，观察黄体酮是否以类似的方式作用于这些组织，从而影响痛觉神经元、肺表面活性物质或哮喘中平滑肌过度收缩的痛阈调节。这可能是所用细胞中存在的一种常见途径。”
越小，越灵活。
目前，医生无法确定近80%男性不育的原因，部分原因是他们对精子产生和精子-卵子相互作用的许多分子步骤知之甚少。一半的不孕夫妇可能是由于精子。
然而，由于美国政府禁止使用联邦基金进行将卵细胞和精子放入培养皿的研究，因此很少有关于精子和卵细胞如何相互作用导致不孕的研究。直到五年前，用普通的实验室技术研究精子(人体内最小的细胞)的内部机制还是非常困难的。
这一新发现归功于过去五年的技术进步。人们可以将电极连接到精子尾部，记录他们对激素的反应，这是研究调节精子行为的分子级联反应的关键。
这项技术让他们发现了精子尾部的一个大受体——一个被称为精子阳离子通道的钙通道，由卵细胞释放的孕酮激活。当孕酮打开通道时，钙离子进入细胞，为卵子受精的最终过程中的生化级联反应做准备。
“乌龟”是最后一个国王吗？
然而，研究人员推测孕酮并不直接作用于钙通道，而是作用于其他受体，然后通过其他受体激活钙通道。
黄体酮实际上与一种叫做ABHD2的酶结合，这种酶在精子中含量很高。一旦黄体酮与位于精子表面的酶结合，它将去除一种阻止钙离子通道的脂质物质(2AG)。解除抑制，精子阳离子通道打开钙离子通道，最终激活精子。
米勒说，CatSper钙通道抑制剂的存在可能有一个很好的理由:防止精子过早涌向卵细胞，耗尽它们有限的能量供应。
米勒说。“人们倾向于认为受精就像一场马拉松，只有最快最强壮的精子才能赢得比赛。我们认为施肥就像环法自行车赛。前面的车手只是为真正的获胜者挡住了风。受精是一项集体运动。最前面的精子扫清道路，用更多的能量穿过屏障细胞。最终，缓慢而稳定的精子可以到达卵母细胞。”
这项研究也为一个长期的问题指明了方向，即为什么像黄体酮这样的类固醇以两种完全不同的方式起作用。作为一种性激素，孕酮通常会在细胞中引发一系列级联反应，从而改变细胞核中基因的表达。这个过程通常需要几天时间。然而，有时黄体酮会立即引发细胞变化，这被称为非基因组类固醇信号转导，显然通过一个比基因表达更快的过程。
精子是研究非基因组类固醇信号转导的极好系统，因为精子中的基因是沉默的，正常类固醇信号不表达。“她和她的同事已经揭示了精子中类固醇信号传导的机制，同样的过程可以用于研究其他类型的细胞，”雷克斯说。
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