Penelitian Ungkap Momen Pertemuan Sperma dan Sel Telur yang Menakjubkan

KOMPAS.com - Pembuahan sel telur merupakan proses yang sangat menakjubkan. Seorang pria dapat mengeluarkan 40 juta hingga 150 juta sperma. Dalam misi membuahi sel telur, sperma akan berenang menuju saluran tuba.

Sperma yang berenang cepat dapat mencapai sel telur dalam waktu setengah jam, sementara sperma lainnya mungkin memerlukan waktu berhari-hari.

Sperma bisa hidup hingga 48-72 jam. Dari sekian banyak, hanya beberapa ratus sperma yang berhasil mendekati sel telur karena banyaknya penghalang alami yang ada pada tubuh wanita.

Momen ketika sperma berenang mendekati sel telur menyebabkan suatu perubahan yang tiba-tiba. Dalam hitungan detik hingga menit, perubahan kimiawi pada membran sel telur dan lapisan luar terjadi untuk menghalangi sperma menempel dan memasuki oosit.

Serangkaian reaksi juga terjadi saat sperma dan sel telur saling bertemu, secara kimiawi, dan kemudian mulai menggabungkan membran mereka. Namun, terlepas dari pentingnya peristiwa molekuler yang rumit ini, detailnya belum sepenuhnya terpecahkan.

Baca juga: Di Mana Sel Sperma Diproduksi?

Analisis pertemuan sperma dan sel telur

Sebuah studi baru dari para peneliti di ETH Zurich dan Ludwig Maximilian University of Munich, Swiss, kini mengungkap seluk-beluk kompleks protein khusus yang dikenal karena peran pentingnya dalam proses pembuahan.

Menurut Paulina Pacak, peneliti sekaligus ahli bioinformatika di ETH Zurich, para ahli mengasumsikan bahwa kombinasi dua protein (JUNO dan IZUMO1) menjadi sebuah kompleks memulai proses pengenalan dan adhesi antara sel-sel germinal, sehingga memungkinkan fusi keduanya.

Interaksi JUNO, yang terletak di membran luar sel telur wanita, dan IZUMO1, yang ditemukan pada permukaan sel sperma pria, merupakan hubungan fisik pertama yang diketahui antara dua sel kelamin yang baru menyatu.

Namun, upaya untuk mengembangkan penghambat molekuler kecil dari gabungan JUNO-IZUMO1, sebagai kontrasepsi potensial, belum banyak membantu sehingga para peneliti menduga mungkin ada lebih banyak interaksi molekuler daripada yang diketahui saat ini.

Teknik yang biasa digunakan untuk mengetahui struktur protein individu dan kompleks protein, seperti mikroskop krio-elektron dan kristalografi protein, juga melibatkan pembekuan atau pengkristalan protein, yang berarti teknik tersebut hanya menghasilkan gambar statis dari struktur protein tersebut dan tidak dapat tidak menangkap interaksi dinamis mereka.

Baca juga: 3 Tahap Siklus Regenerasi Sperma

Namun, di dalam sel, protein terus-menerus dibuat dan menjadi bentuk, mengambang dalam campuran sitoplasma yang encer, mengikat dan melepaskan diri dari pasangannya, kemudian didaur ulang.

Pacak dan rekannya menggunakan superkomputer Swiss untuk mensimulasikan interaksi antara JUNO dan IZUMO1 di dalam air, sehingga lebih mirip dengan bentuk alaminya di dalam sel.

Setiap simulasi hanya berlangsung selama 200 nanodetik, namun mereka menunjukkan bahwa kompleks JUNO-IZUMO1 pada awalnya distabilkan oleh sejumlah interaksi non-kovalen yang berumur pendek dan lemah antara molekul protein.

Kontak ini masing-masing berlangsung kurang dari 50 nanodetik, dan memahami apa yang terjadi jika kontak tersebut terganggu, baik oleh molekul lain atau mutasi, dapat memberikan wawasan tentang kontrasepsi dan infertilitas.

Selanjutnya, Pacak dan rekannya mensimulasikan bagaimana ikatan yang lebih tahan lama yang menyatukan kompleks JUNO-IZUMO1 dapat didestabilisasi oleh ion zinc.

Baca juga: Konsentrasi Sperma Menurun, Berisiko Sebabkan Krisis Reproduksi Manusia

Beberapa menit setelah sperma dan sel telur bersatu, sel telur yang telah dibuahi melepaskan banyak atom zinc bermuatan yang diperkirakan mencegah sperma lain memasuki sel telur dengan mengeraskan lapisan luarnya.

Simulasi menunjukkan, keberadaan ion zinc membengkokkan IZUMO1 menjadi bentuk bumerang, sehingga tidak dapat lagi berikatan kuat dengan JUNO. Hal ini menunjukkan pelepasan zinc pada sel telur juga dapat menghambat pengikatan sperma yang mendekat.

Meskipun ini hanyalah simulasi komputer berdasarkan urutan dan bentuk protein, temuan ini memberikan gambaran baru tentang momen pertama pembuahan.