为了成功受精，精子应该快速向前移动并且形状正确。精子细胞的独特结构是在精子发生过程中形成的。现在，来自波恩大学医院(UKB)和波恩大学“生命与健康”跨学科研究部门的研究人员发现，小鼠和人类的生育问题都可能是由所谓的环状素（cylicine）的丧失引起的。这会导致精子头部和尾部结构的缺陷。这项研究的结果已经发表在科学杂志《eLife》上。

在精子发生过程中，睾丸中圆形的未成熟细胞发育成有头有尾的成熟精子。在精子头部的前部，携带着遗传物质的是顶体;受精过程中穿过卵子周围保护层所需的结构。精子的尾巴使细胞能够主动接触到卵子。精子的形状是独特的，细胞骨架含有只有在精子细胞中才有的特殊蛋白质。这种细胞骨架保证了精子各部分之间的稳定连接。在精子头部的区域有核膜周围(PT)，它是精子头部周围的细胞骨架结构。在这个PT中有cyclin 1和cyclin 2。这些蛋白质的作用尚未被研究。

“由于小鼠和人类的细胞周期素非常相似，我们在小鼠身上的研究也使我们能够发现更多关于人类精子发育的信息，”UKB病理学研究所的通讯作者休伯特·肖勒教授说，他也是跨学科研究领域(TRA)的成员。“我们希望能深入了解控制精子发育和男性生育能力的复杂因素网络。”

柱体是精子花萼的结构组成部分

为了找出在精子发生过程中需要细胞周期素的地方，Schorle教授的研究小组创造并研究了不能再产生细胞周期素1和/或细胞周期素2的小鼠。

“缺乏细胞周期蛋白1的雄性老鼠与健康的雌性交配时，怀孕率更低，产仔量更小，”Schorle教授小组的博士生Andjela Kovacevic补充说:“缺少两个或更多的Cylicins拷贝会使雄性小鼠不育:交配导致没有怀孕。”观察到的不育原因是精子头部较小，顶体受损。此外，尾巴卷曲缠绕在精子头部，这极大地限制了精子的流动性。

波恩的研究人员发现，在这些精子中，一个叫做花萼的PT区域缺失了。“这表明细胞周期蛋白对精子结构至关重要，”Schorle教授说。

cycline也调节人类的雄性生殖

波恩的研究人员还想弄清楚人类的生育问题是否也部分归因于细胞周期蛋白的变化。为此，他们与明尼苏达大学的同事合作。他们能够在大学医院患者队列中识别出一位具有Cylicin1和Cylicin2基因变体的患者。他的精子头部和尾部结构有缺陷，病人无法生育。

“基于这些结果，在男性不育的情况下应该考虑检测细胞周期素的基因变异，”Schorle教授说，“因为‘只有’精子的支架受损，尝试将精子头部和遗传物质移植到卵细胞中，可能会导致成功受精。”