تمكّن العلماء من فك تشفير بروتين من الحيوانات المنوية لقنفذ البحر، والموجود أيضا لدى البشر، ما يفتح طريقا محتملا جديدا لعلاج العقم عند الذكور.

وكشفت دراسة أجريت عام 2018 أن البروتين، المسمى SLC9C1، له بنية غريبة للمزج والتطابق. ويقع البروتين في غشاء خلية الحيوانات المنوية، ويساعد على نقل أيونات الصوديوم والهيدروجين الموجبة الشحنة داخل وخارج الخلية.

وهذا دور مهم لتنظيم درجة الحموضة في الخلية، ومحتوى الملح وحجمه، ما يساعد على إبقائها حية وصحية لتسبح الحيوانات المنوية بسرعة.

وقالت كريستينا باولينو، عالمة الأحياء البنيوية في مركز الكيمياء الحيوية بجامعة هايدلبرغ في ألمانيا: "نحن نعلم أن هذا البروتين ضروري لحركة الحيوانات المنوية وبالتالي خصوبة الرجال، بدءا من الدراسات على قنفذ البحر وحتى الفئران والإنسان". ومع ذلك، فإن البروتين يعمل بشكل مختلف في الحيوانات المختلفة، كما أظهرت الأبحاث السابقة.

وأجرت باولينو معظم الأبحاث الجديدة أثناء وجودها في جامعة Groningen في هولندا، مع التركيز على البروتين الموجود في قنافذ البحر. وقالت باولينو: "إنه يجمع بين "المهارات الآلية" التي لم نشهدها من قبل". ويتكون البروتين من قطعة تستشعر الجهد عبر غشاء الخلية، وقطعة تستجيب لرسائل جزيئية صغيرة تسمى AMP الحلقي، ومكون يقوم بالتبادل الأيوني الفعلي. وقالت باولينو إن البنية تشبه إلى حد ما لعبة "ليغو".

واستخدمت باولينو وفريقها تقنية تسمى المجهر الإلكتروني بالتبريد لدراسة البروتين، حيث يجري تبريد العينات إلى أقل من -153 درجة مئوية، ويمر عبرها شعاع من الإلكترونات لتكوين صور عالية الدقة للالتفافات والانعطافات المعقدة للبروتين.

ووجد الفريق أن البروتين في قنافذ البحر يجعل الجزء الداخلي من خلايا الحيوانات المنوية أكثر قلوية، ما يعني أنها قاعدية أو أقل حمضية، عن طريق تبادل أيونات الصوديوم والبروتونات داخل وخارج الخلية. وتؤدي التغيرات في جهد غشاء الخلية إلى حدوث هذا النقل.

وقالت باولينو: "هذا أمر رائع، حيث أن الناقل قد تبنى أو اختطف أسس بناء أخرى عادة ما تكون موجودة فقط في فئة أخرى من الناقلات الغشائية، وهي القنوات الأيونية". وأوضحت أن الباحثين مهتمون بالدور المحتمل لـ SLC9C1 في العقم عند الرجال.

ومع ذلك، هناك قفزة كبيرة بين فهم الوظيفة الأساسية لـ SLC9C1 في قنافذ البحر، واستخدام تلك المعلومات لتطوير الهدف بعيد المنال المتمثل في تحديد النسل الدوائي للرجال، كما قال بنجامين كاوب، عالم الكيمياء الحيوية في جامعة بون ومعهد ماكس بلانك للعلوم متعددة التخصصات، الذي لم يشارك في الدراسة الجديدة.

ووجد العمل الأخير الذي نشره كاوب وفريقه في مجلة Nature Communications، أنه - على عكس خلايا قنفذ البحر - لا يتم تشغيل SLC9C1 البشري عن طريق جهد غشاء الخلية. وليس من الواضح ما الذي يتحكم في النسخة البشرية من البروتين، أو حتى ما إذا كانت النسخة البشرية تنقل أيونات الصوديوم والبروتونات، كما يفعل بروتين قنفذ البحر