Abbildung 1: Spermatogenese
Während der Spermatogenese durchlaufen die Keimzellen drei Entwicklungsphasen. Die Spermatogonien (Spg) unterliegen einer mitotischen Vermehrung. Regelmäßig differenzieren Spermatogonien zu primären Spermatozyten (SpzI), die in die Meiose eintreten. Aus einer primären Spermatozyte entstehen zunächst zwei sekundäre Spermatozyten und schließlich vier runde Spermatiden (rSpd). Diese teilen sich nicht mehr, sondern differenzieren zu reifen elongierten Spermatiden (eSpd). Während dieser als Spermiogenese bezeichneten Entwicklungsphase werden Histone gegen Protamine ausgetauscht. Die DNA ist zunächst an Nukleosome gebunden, d. h. Histonoktamere aus je zwei Molekülen H2A, H2B, H3 und H4. Die Histon-gebundene-DNA wickelt sich auf und formt als dreidimensionale Struktur ein sogenanntes Solenoid. Protamine (Protamin-1 und Protamin-2) binden über ihr zentrales Polyargininsegment an die DNA, während ihre N- und C-terminalen Enden in Disulfid-Brückenbindungen involviert sind. Die Protamingebundene DNA formt als dreidimensionale Struktur ein sog. "Doughnut". Hierbei handelt es sich um konzentrische Kreise von Protamin-DNA-Komplexen, die durch van der Waals-Kräfte zusammen gehalten werden. Diese Protamin-DNA-Wechselwirkungen führen zu einer enormen Kondensation des Kernchromatins in haploiden Spermatiden, die für die weitere Differenzierung zu befruchtungsfähigen Spermien eine zentrale Rolle spielen (Erklärung siehe Text). SzN = Nukleus der Sertolizelle. (Mod. nach: Hees H, Sinowatz F. Histologie – Kurzlehrbuch der Zytologie und mikroskopischen Anatomie. 2. Aufl. Deutscher Ärzte Verlag, Köln, 1992)