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17. April 2014, 06:32 Uhr

Rätsel der Befruchtung gelöst

So flirten Ei- und Samenzelle

Eine Horde Spermien schwimmt auf ein rundes, rosarotes Etwas zu - Befruchtung geglückt. Solche Darstellungen kennt jeder, doch die Realität ist komplizierter. Wie genau Ei- und Samenzellen zueinander finden, haben Forscher erst jetzt herausgefunden.

Wenn Ei- und Samenzelle verschmelzen, beginnt die Entwicklung eines Embryos - oder, etwas dramatischer ausgedrückt - eines neuen Lebens. Unklar war bislang allerdings, wie genau Eizelle und Spermium eigentlich zueinander finden. Britische Forscher sind dem Rätsel nun auf die Spur gekommen: Auf der Oberfläche von Eizellen haben sie ein Protein entdeckt, das für die Befruchtung unverzichtbar ist.

"Juno", benannt nach der römischen Göttin für Fruchtbarkeit, vermittelt den Kontakt zum Spermium. Die Erkenntnis könne bei der Entwicklung neuer Verhütungsmittel oder verbesserter Fruchtbarkeitsbehandlungen helfen, so die Forscher im Fachmagazin "Nature".

Den ersten Schritt, das Zusammenspiel zwischen Ei- und Samenzelle zu verstehen, hatten japanische Forscher im Jahr 2005 gemacht. Auf der Oberfläche von Spermien identifizierten sie das dort für die Befruchtung entscheidende Protein "Izumo". Es wurde in Anlehnung an einen japanischen Hochzeitsschrein benannt. Wie aber dockt "Izumo" an der Eizelle an?

Forscher um Enrica Bianchi vom Wellcome Trust Sanger Institute in Hinxton, Großbritannien, beobachteten zunächst in Zellversuchen, dass "Izumo" ausschließlich an das Protein "Juno" bindet. Weitere Experimente zeigten, dass Eizellen 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 trugen.

"Juno" sei in allen bisher sequenzierten Säugetier-Genomen zu finden, schreiben die Forscher - also auch im Menschen.

Schutz vor Doppelbefruchtung

"Wir haben ein seit langem bestehendes Rätsel in der Biologie gelöst, indem wir die Moleküle identifiziert haben, die im Moment unserer Empfängnis aneinander binden müssen", erklärt Gavin Wright vom Sanger Institute, unter dessen Leitung die Studie entstanden ist. "Ohne diese essentielle Interaktion findet eine Befruchtung einfach nicht statt."

Allerdings: Die Bindung zwischen "Juno" und "Izumo" sei sehr schwach, berichten die Forscher. Und etwa 40 Minuten nach einer erfolgreichen Befruchtung ist das "Juno"-Protein 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 war bisher aber weitgehend unklar. Die neuen Erkenntnisse könnten helfen, Fruchtbarkeitsbehandlungen zu verbessern und neue Verhütungsmittel zu entwickeln, so Wright, Bianchi und Kollegen.

jme/dpa

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