Это открытие, как и многие другие, началось со случайности, правда, хорошо подготовленной. Специалисты Центра Монелла (Филадельфия, США), который специализируется на изучении механизмов восприятия вкусов и запахов, проводили очередной эксперимент. Они исследовали белки TAS1R3 и GNAT3, участвующие в восприятии вкуса сладкой и белковой пищи. Скрещивая линии мутантных мышей, у которых не работали гены TAS1R3 или GNAT3, ученые обнаружили, что в потомстве от этих скрещиваний нет самцов, у которых полностью отсутствуют оба вкусовых белка, хотя теоретически такие самцы должны быть. Естественно, исследователи обратили пристальное внимание на этот феномен и обнаружили, что с биологической точки зрения таким самцам жить незачем, потому что они бесплодны.
О «вкусовых» белках известно довольно много. Белок TAS1R3 входит в состав рецептора, воспринимающего сладкий вкус, вкус белковой пищи и глутамата натрия. Белок GNAT3 необходим для реакции на вкусовой сигнал. Эти гены также функционируют в клетках кишечника и поджелудочной железы, где помогают ощущать пищу и регулировать метаболизм глюкозы.
А еще вкусовые гены работают в мозге и семенниках, но их роль в этих органах пока остается невыясненной.
Специалисты Центра Монелла взялись за изучение репродуктивной функции вкусовых белков. Специально для этого исследования, первые результаты которого опубликованы в Proceedings of the National Academies of Sciences, они получили трансгенных самцов мышей, у которых отсутствовали оба гена, TAS1R3 и GNAT3, но зато работал человеческий вариант гена TAS1R3. Последовательности белков TAS1R разных видов немного отличаются, поэтому их вкусовые рецепторы по-разному реагируют с некоторыми веществами. То, что кажется людям очень сладким, может быть совершенно безвкусным для мышей. Кроме того, существуют препараты, которые связываются с человеческим белком TAS1R3, но не реагируют с мышиным. К таким соединениям относится и препарат для лечения нарушений липидного обмена.
Трансгенные самцы, в которых работает человеческий ген TAS1R3, плодовиты. Но если животным в течение месяца подмешивали в корм данный препарат, они становились стерильными. Вкус к жизни самцы не утратили и активно спаривались с самками, но потомства от них исследователи так и не дождались. У стерильных мышей были малоподвижные сперматозоиды с множеством внешних патологий. После отмены препарата самцы вновь обретали плодовитость. Такой эффект препарат оказывает только на самцов, у которых не работают оба вкусовых гена; если GNAT3 в порядке, мыши плодовиты.
Исследователи пришли к заключению, что белки TAS1R3 и GNAT3 влияют на развитие и созревание сперматозоидов. Молекулярный механизм этого феномена пока не ясен.
Используемый препарат относится к классу фибратов, которые медики прописывают пациентам с нарушениями липидного обмена. Сходную структуру имеют феноксиауксиновые гербициды, их активно используют в сельском хозяйстве и в ландшафтном дизайне. Исследователи показали, что феноксиауксины – прекрасные потенциальные блокаторы TAS1R3. Никаких сообщений о том, что эти препараты влияют на мужскую стерильность, от научного сообщества не поступало, но специально эту проблему никто и не исследовал. Разумеется, лекарства и гербициды проверяли на токсичность, но такие исследования обычно выполняют на мышах, а на мышиный белок TAS1R3 эти вещества не действуют, только на человеческий.
Ученые полагают, что даже низкий фоновый уровень фибратов и феноксиуксинов может снижать количество и подвижность сперматозоидов и негативно отражаться на мужской фертильности.
Неудивительно, что проблема мужского бесплодия становится все более актуальной, особенно в западных странах, причем значительную долю нарушений вызывают различные дефекты в развитии спермы.
Если специалисты Центра Монелла действительно выявили глобальную причину мужского бесплодия, становится ясно, как ее преодолеть, например, сократить применение фибратов. Исследователи полагают, что активация TAS1R3 и GNAT3 может помочь бесплодным мужчинам, особенно тем, которые принимают определенные препараты или (и) страдают бесплодием, причины которого не установлены. Кроме того, новые данные могут пригодиться для создания мужских негормональных контрацептивов.