Damit ein Spermium die Zellmembran der Eizelle erreicht, muss es sich gewaltig anstrengen. Angetrieben von seinem Flagellum, dem rotierenden peitschenähnlichen Fortsatz, kämpft es sich zunächst bis an die Zellmembran der Eizelle. Dort muss es sich festhalten, damit genügend Zeit für die Umorganisation der Membranen von Eizelle und Spermium bleibt und eine spätere Verschmelzung vorbereitet werden kann. In diesen Minuten schlägt hinten am Spermium das Flagellum wild umher. Vorne sorgen die Proteine Juno auf der Eizelle und das Protein Izumo auf dem Spermium dafür, dass sich beide Zellen nicht wieder voneinander lösen.

Forscher von der ETH Zürich und der Universität Basel haben mithilfe eines Rasterkraftmikroskops festgestellt, dass diese Verbindung eine der stärksten ist, die bei Mensch und Tier bekannt ist. Tatsächlich verhalten sich Juno und Izumo anders als die Mehrheit der bekannten Proteinbindungen, die nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip funktionieren. Unter den Zugkräften, wie sie vom Spermium erzeugt werden, reissen zwar einige Verbindungen zwischen den Atomen. Gleichzeitig drehen sich die beiden Proteine zueinander, was neue Atom-Atom-Bindungen entstehen lässt, die noch fester sind. Damit haben Spermium und Eizelle ausreichend Zeit, um ihre Fusion und somit die Befruchtung einzuleiten.

Ein weiteres Phänomen konnte ebenfalls erklärt werden: Bei jeder 600. Frau ist das Juno-Protein durch eine genetische Mutation verändert. Als Folge bricht die Verbindung schneller ab und es kommt zu Unfruchtbarkeit. Die Ergebnisse könnten die Entwicklung von Therapien begünstigen, um Paaren ihren Kinderwunsch zu erfüllen, so die Hoffnung der Wissenschaftler.

Quelle: ETH Zürich (Nature Communications 2025)

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