Der Spermien LINC Komplex: Der Link zwischen Chromatin Integrität, Spermienmotilität und männlicher Fertilität

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Steger
• Fachliche Zuordnung: Reproduktionsmedizin, Urologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431795952

Während der Spermiogenese werden Histone gegen Protamine ausgetauscht. Ein fehlerhafter Austausch ist mit männlicher Subfertilität assoziiert. Wir konnten zeigen, daß Protamin-2 defiziente Mäuse infertil sind, was auf einen erhöhten Level an fragmentierter DNA und vollständig unbeweglichen Spermien zurückgeführt werden konnte (Schneider et al. 2016). Diese Beobachtungen, zusammen mit der Tatsache, daß (1) zwischenzeitlich eine zweite, Protamin-1 defiziente Mauslinie generiert wurde und (2) Spermien von subfertilen Männern eine von der Norm abweichende Protaminratio aufweisen, bilden die Grundlagen für das nun beantragte DFG-GACR Projekt, bei dem beide Antragsteller ihre unterschiedlichen Expertisen und Laborausstattungen verbinden, um die Informationsübertragung vom Spermienchromatin zum Zytoskelett (und somit der Spermienbeweglichkeit) auf breiterer Basis zu untersuchen. Dem Projekt liegt die Hypothese zugrunde, daß eine verringerte (heterozygote Mäuse, subfertile Männer) bzw. fehlende (homozygote Mäuse) Protaminexpression mit einer unvollständigen Chromatinkondensation verbunden ist, die schließlich in einem fehlerhaften LINC (Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton) Netzwerk resultiert. Ursache hierfür sind entweder veränderte posttranslationale Modifikationen (PTMs) an Histonen, welche die Bindung von Chromatin an die innere Kernmembran verhindern und/oder veränderte Expressionsmuster von LINC-Komplex Komponeneten, welche den Informationsaustausch zwischen Nukleo- und Zytoskelett verhindern. Aufgrund Gruppen-spezifischer Expertise und unterschiedlicher Vorarbeiten liegt der Fokus der Steger-Gruppe auf den Interaktionen zwischen Spermienchromatin und Kernmembran, während sich die Hortova-Gruppe auf die Interaktionen zwischen Kernmembran und Zytoskelett konzentriert. Zunächst werden Unterschiede bezüglich Lokalisation und Interaktion ausgewählter Kernproteine (Protamine, modifizierte Histone) und zytoplasmatischer Proteine (Aktinfilamente, Mikrotubuli) mit LINC-Komplex Proteinen (LBR, SUN, KASH) zwischen Wildtyp und Protamin-defizienten Mäusen untersucht. Die im Tiermodell gewonnenen Daten werden anschließend mit (sub)fertilen Männern verglichen. Die beiden Antragsteller besitzen gemeinsame wissenschaftliche Interessen und unterschiedliche, sich ergänzende methodische Expertisen. Das beantragte Projekt wird in eine wissenschaftlich stimulierende Umgebung eingebettet sein, da Steger zwei DFG-geförderte Projekte mit Prof. Schorle (Bonn, D), der die beiden Protamin-defizienten Mauslinien mittels CRISPR/Cas9-Technologie generierte, und Hortova ein GACR-gefördertes Projekt zu Protein-Protein Interaktion in Gameten bearbeitet. Die bei diesem Projekt zu erwartenden Ergebnisse warden neue Aspekte zu unserem bisherigen Verständnis der molekularen Regulationsmechanismen von Chromatinintegrität und Spermienmotilität beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Kooperationspartnerin: Dr. Katerina Hortova