В сперматозоидах человека динамика кальция контролирует большинство событий оплодотворения. Прогестерон, присутствующий в женской репродуктивной системе, может вызывать несколько типов реакции кальция, например, низкочастотные колебания. В данной работе научный коллектив, состоящий из сотрудников и выпускников кафедры биофизики, поставил перед собой задачу определить механизмы индуцированной прогестероном передачи сигналов кальция в сперматозоидах человека.
Индуцированную прогестероном активацию сперматозоидов, нагруженных флуорофорами, изучали с помощью флуоресцентной микроскопии. Были разработаны две вычислительные модели для описания реакции сперматозоидов на кальций: однородная, основанная на системе обыкновенных дифференциальных уравнений, и трехмерная, с дополнительными пространственными измерениями и диффузией для цитозольных видов. В ответ на прогестерон в сперматозоидах человека наблюдали три типа кальциевых ответов: однократное транзиторное повышение концентрации кальция в цитозоле, устойчивое повышение или низкочастотные колебания. Однородная модель обеспечивала качественное описание колебательного и одиночного пикового отклика, в то время как трехмерная модель фиксировала форму пика кальция и частоту колебаний кальция. Анализ модели показал, что увеличение коэффициента диффузии кальция приводит к исчезновению кальциевых колебаний. Кроме того, анализ in silico показал, что пространственное распределение сигнальных ферментов кальция определяет появление колебаний кальция в активированных прогестероном сперматозоидах человека.
Korobkin, J.; Balabin, F.A.; Yakovenko, S.A.; Simonenko, E.Y.; Sveshnikova, A.N. Occurrence of Calcium Oscillations in Human Spermatozoa Is Based on Spatial Signaling Enzymes Distribution. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 8018. [URL] [DOI] [PDF]