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Mechanism of vertebrate sperm-egg recognition and fusion

Projektbeschreibung

Erkennung und Verschmelzung von Spermien und Eiern bei Wirbeltieren: Wie alles beginnt

Obwohl die allgemeinen Grundlagen der Fortpflanzung von Wirbeltieren bekannt sind, bleiben die tatsächlichen molekularen Mechanismen, die die Erkennung und Verschmelzung von Spermien und Eiern bei Wirbeltieren steuern, ein Rätsel. Das EU-finanzierte Projekt GaMe wird sich darauf konzentrieren, diese Mechanismen aufzuklären, wobei der bescheidene, aber weltberühmte Zebrafisch zum Einsatz kommt. Der Zebrafisch dient als Modellsystem für die Wirbeltierforschung, da seine genetische Struktur dem Menschen sehr ähnlich ist, sein Genom vollständig sequenziert ist und er sich leicht genetisch manipulieren lässt. Außerdem werden Zebrafischeier außerhalb des Körpers der Mutter befruchtet und entwickeln sich dort, und der Embryo ist fast durchsichtig. In-vivo-Funktionsstudien und In-vitro-Mechanismusstudien könnten endlich Aufschluss darüber geben, wie sich Spermien und Eizellen gegenseitig erkennen und anschließend verschmelzen.

Ziel

The life of every sexually reproducing being can be traced back to a singular event: the fusion of sperm and egg. Gamete fusion is perhaps the most critical step in the process of fertilization. However, the mechanisms underlying vertebrate sperm-egg fusion and the events that precede it (sperm-egg recognition) are largely unknown. Uncovering the molecular machinery and biophysical mechanisms mediating sperm-egg recognition and membrane fusion in vertebrates is therefore one of the biggest challenges in fertilization research.
In this project we aim to uncover the mechanistic principles of vertebrate fertilization by exploiting the unique advantages of zebrafish as a vertebrate model in combination with in vitro reconstitution assays. We will focus on two main questions:

1) What is the molecular mechanism of sperm-egg recognition?
2) What are the molecular and biophysical principles underlying sperm-egg fusion?

To identify new essential components of the sperm-egg recognition and fusion machineries, we will develop candidate and unbiased screening approaches. We will combine functional studies in vivo, using phenotypic, genetic, biochemical, and advanced high-resolution imaging approaches, with mechanistic studies in vitro, using structural and reconstitution assays, to rigorously determine requirement and sufficiency, causal relationships, spatiotemporal dynamics and mechanisms. Our recently discovered fertility factors Bouncer (sperm-egg recognition) and Dcst1/2 (sperm-egg fusion) provide precise entry points for screens and for functional and mechanistic studies.
Overall, our goal is to mechanistically understand how sperm and egg recognize and bind to each other, and how their membranes subsequently fuse. The insights gained will form the basis for our ultimate vision, to reconstitute a functional ‘fertilization interface’ in vitro, and by these means understand one of the most fundamental processes of life.

Programm/Programme

Gastgebende Einrichtung

FORSCHUNGSINSTITUT FUR MOLEKULARE PATHOLOGIE GESELLSCHAFT MBH
Netto-EU-Beitrag
€ 2 000 000,00
Adresse
CAMPUS-VIENNA-BIOCENTER 1
1030 Wien
Österreich

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Region
Ostösterreich Wien Wien
Aktivitätstyp
Private for-profit entities (excluding Higher or Secondary Education Establishments)
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Gesamtkosten
€ 2 000 000,00

Begünstigte (1)