การปรากฎและการกระจายของโปรตีน Niemann-Pick type 2C (NPC2) ในทางเดินสืบพันธุ์ของกุ้ง และบาทบาทในการปรับเปลี่ยนคลอเรสเตอรอลบนผิวเซลล์อสุจิเมื่อมาถึงท่อนำอสุจิ
ที่มาและความสำคัญ
การนำออกของคอเลสเตอรอล (cholesterol) บนผิวเซลล์อสุจิเป็นเหตุการณ์ทางโมเลกุลที่สำคัญในการทำให้อสุจิมีความสามารถในการปฏิสนธิในสัตว์หลากหลายชนิดรวมถึงในมนุษย์ เราได้เคยทำการศึกษาปริมาณของคอเลสเตอรอลบนผิวเซลล์อสุจิของกุ้งกรามโดยจะลดปริมาณลงเมื่อเซลล์อสุจิเดินทางมาถึงท่อนำอสุจิ ทำให้เกิดแนวคิดว่าเกี่ยวข้องกับโปรตีนที่ทำหน้าที่ในการขนส่งคอเลสเตอรอลเข้าออก-บนผิวเซลล์อสุจิ โปรตีนที่สำคัญตัวหนึ่งคือ Niemann-Pick type2C (NPC2) ที่พบในทางเดินสืบพันธุ์ของกุ้งก้ามกรามเพศผู้ การศึกษาลำดับของพันธุกรรมของ NPC2 ในกุ้งก้ามกราม (MrNPC2) เปรียบเทียบกับสายพันธุ์อื่นจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม พบว่ารหัสพันธุกรรมมีการอนุรักษ์ในทุกสายพันธุ์โดยประกอบไปด้วยช่องที่ไม่ชอบน้ำ (hydrophobic cavity) ที่มีกรดอะมิโน 3 ตัวเป็นฝาปิด การปรากฎของรหัสพันธุกรรมและโปรตีนของ MrNPC2 พบได้ที่เซลล์ค้ำจุนของอัณฑะ (testicular supporting cell) อินเตอร์สติเชียลเซลล์ (Interstitial cell) และเซลล์บุผิวของท่อนำอสุจิ (Epithelial cells of vas deferens) การย้อมเซลล์อสุจิทีมีชีวิตเพื่อยืนยันการมีอยู่ของ MrNPC2 พบว่าบนผิวเซลล์อสุจิที่ออกมาจากอัณฑะไม่ปรากฏการมีอยู่ของ MrNPC2 แต่ปรากฏเป็นครั้งแรกบนผิวเซลล์อสุจิที่อยู่ในท่อนำอสุจิ จึงเป็นไปได้ว่าได้รับมาจากสารน้ำที่อยู่ในท่อนำอสุจิโดยผ่านถุงบรรจุขนาดเล็ก (vesicle) ระหว่างที่เซลล์อสุจิเดินทางมาถึงท่อนำอสุจิ เรายังได้แสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์ MrNPC2 มีประสิทธิภาพในการจับกับคอเลสเตอรอลที่ได้มาจากการสกัดไขมันทั้งจากผิวของเซลล์อสุจิในอัณฑะ และจากถุงบรรจุขนาดเล็กจากท่อนำอสุจิ ผลการศึกษาทำให้สรุปได้ว่าการปรากฏของ MrNPC2 ในทางเดินสืบพันธุ์กุ้งก้ามกรามเพศผู้มีบทบาทสำคัญในการปรับเปลี่ยนปริมาณคอเลสเตอรอลระหว่างผิวเซลล์อสุจิและเยื่อบุผิวของท่อนำอสุจิ
Abstract
Sequestering of cholesterol (CHO) is a hallmark molecular event that is known to be associated with sperm gaining their fertilizing ability in a broad array of animals. We have shown previously that the level of CHO declines in the Macrobrachium rosenbergii sperm membrane when they are migrating into the vas deferens, prompting us to search for CHO transporters, one of which is Niemann–Pick type 2C (NPC2), within the prawn male reproductive tract. Sequence comparison of MrNPC2 with other NPC2, from crustaceans to mammals, revealed its conserved features in the hydrophobic cavity with 3 amino acids forming a CHO lid that is identical in all species analyzed. Expressions of MrNPC2 transcript and protein were detected in testicular supporting and interstitial cells and along the epithelial cells of the vas deferens. As confirmed by live cell staining, the testicular sperm (Tsp) surface was devoid of MrNPC2 but it first existed on the vas deferens sperm, suggesting its acquisition from the luminal fluid, possibly through trafficking of multi-lamellar vesicles during sperm transit in the vas deferens. We further showed that recombinant MrNPC2 had a high affinity towards CHO in the lipid extracts, either from Tsp or from lipid vesicles in the vas deferens. Together, our results indicated the presence of MrNPC2 in the male reproductive tract, which may play an important role as a CHO modulator between the sperm membrane and vas deferens epithelial communication.
KEYWORDS: Niemann–Pick type 2C (NPC2), M. rosenbergii, Sperm maturation, Cholesterol transportation, Reproductive tract
Source: Surinlert, P., Sukonset, C., Khongkha, T. et al. Existence and distribution of Niemann–Pick type 2C (NPC2) in prawn reproductive tract and its putative role as a cholesterol modulator during sperm transit in the vas deferens. Cell Tissue Res382, 381–390 (2020). https://doi.org/10.1007/s00441-020-03225-6
RELATED SDGs: 14. Life below water
ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.สมลักษณ์ อสุวพงษ์พัฒนา
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.วัฒนา วีรชาติยานุกูล, รองศาสตราจารย์ ดร.สมลักษณ์ อสุวพงษ์พัฒนา, รองศาสตราจารย์ ดร.รพีพรรณ วานิชวิริยกิจ
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Chompoonut Sukonset, Thitiporn Khongkha
แหล่งทุนวิจัย: Thammasat University (Grant No.084/2561), joint funding between Thailand Research Fund and Mahidol University (Grant No. RSA5980029)
Tags: Cholesterol transportation, M. rosenbergii, Niemann–Pick type 2C (NPC2), Reproductive tract, Spermmaturation
