# Membrane lipid regulation of calcium channels in sperm.

> **NIH NIH R01** · CORNELL UNIVERSITY · 2020 · $455,691

## Abstract

PROJECT SUMMARY 
Voltage-­gated calcium channels (VGCC) regulate the function of cells ranging from sperm to insulin-­producing 
pancreatic cells to neurons. There is growing recognition that specific lipids, sterols and the ganglioside GM1, 
regulate VGCC activity in health and disease including during fertilization, regulation of blood sugar, and pain 
sensation. However, determining mechanisms by which lipids regulate VGCC remains a major challenge in the 
field. This proposal addresses two questions of broad importance to biology & medicine: At a molecular level, 
how can membrane lipids regulate 1) VGCC activity and 2) cell function? Sperm are an outstanding model for 
these issues, because their ability to fertilize an egg is well-­known to be regulated by lipid dynamics. However, 
there is tremendous controversy regarding sperm calcium (Ca2+) channels, with electrophysiological recordings 
(at room temperature) only identifying the activity of a single, non-­VGCC channel (CatSper). In contrast, data 
from several groups using approaches of cell biology, genetics and pharmacology, show the activity of different 
channels including VGCC. Of importance, we found that sterols and GM1 regulate sperm VGCC activity in ways 
that typical electrophysiology practices can’t detect. This proposal represents a consortium of two laboratories, 
one with expertise in sperm electrophysiology, who have pioneered new methods to be able to detect channels 
regulated by lipids. The second laboratory was first to identify membrane lipid regulation of sperm VGCC, and 
has expertise in membrane lipid organization and function. Together, we propose to use new technologies and 
approaches to address this controversy, which is central to our understanding of sperm function & fertilization. 
This knowledge will empower clinicians to better understand the causes of male infertility, half of which are due 
to sperm function defects and are not detected by traditional semen analysis.  Based on exciting preliminary 
data that clearly show evidence of more than one type of Ca2+ channel (using sperm from mice null for 
CatSper), as well as publications from both laboratories, we propose a series of experiments to investigate 
how lipids regulate mouse and human sperm VGCC and possibly other Ca2+ channels (Aim 1). These studies 
will utilize state-­of-­the-­art microscopy, pharmacology, mouse genetic models and electrophysiology under 
conditions that allow sperm membrane lipids to behave as they do in the female reproductive tract. We next 
propose to determine the precise molecular mechanisms by which sterols and GM1 regulate VGCC (Aim 2). To 
do this, we’ll express different VGCC subunits in specific cell lines, as well as artificial membrane systems, in 
which we can control both channel expression and the lipid composition. In both Aims, we will utilize innovative 
mouse strains either expressing genetically encoded Ca2+ indicators or lacking specific channel subunits....

## Key facts

- **NIH application ID:** 9894820
- **Project number:** 5R01HD093827-02
- **Recipient organization:** CORNELL UNIVERSITY
- **Principal Investigator:** ALEXANDER J TRAVIS
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2020
- **Award amount:** $455,691
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2019-03-15 → 2024-02-29

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/9894820

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 9894820, Membrane lipid regulation of calcium channels in sperm. (5R01HD093827-02). Retrieved via AI Analytics 2026-05-23 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/9894820. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*