Participación del citoesqueleto de actina y el calcio intracelular en el control de la exocitosis acrosomal espermática - Romarowski, Ana (2017)
Los espermatozoides de mamífero adquieren su capacidad fecundante después de una serie de modificaciones bioquímicas en el tracto reproductor femenino, colectivamente llamadas capacitación. Estos cambios son esenciales para que los espermatozoides puedan realizarla exocitosis acrosomal (EA), un proceso que es fundamental para la fecundación. En este trabajo se estudiaron los cambios en el citoesqueleto de actina en la preparación para la ocurrencia de la EA así como también, los cambios en los niveles de calcio intracelular como evento fundamental para las etapas finales de la fusión de membranas. La dinámica del citoesqueleto de actina juega un rol central en controlar el proceso de exocitosis en células somáticas así como en los espermatozoides de varias especies demamíferos. A pesar de que en células somáticas, laspequeñas GTPasas de la familia Rho son ampliamente conocidas como reguladores principales de la dinámica dela actina, su función en espermatozoides es desconocida. En el presente trabajo se caracterizó la participación de las pequeñas GTPasas de la familia Rho en la vía de señalización que conduce a la polimerización de actina durante la capacitación del espermatozoide de ratón. Se observó que la mayoría de las proteínas de esta cascada de señalización y sus proteínas efectoras se expresan en el espermatozoide de ratón. La activación de las vías de señalización de AMPc/PKA, RhoA/C y Rac1 es esencial para la activación por fosforilación de LIMK1 en Treonina 508. Cofilin es fosforilada en Serina 3porLIMK1 durante la capacitación de manera transitoria. La inhibición de LIMK1 por un inhibidor específico (BMS-3) resultó en menores niveles de polimerización de actina durante la capacitación y una marcada disminución en el porcentaje de espermatozoides que realizan EA. Asimismo se sabe que es necesario un aumento en el Ca2+ intracelular ([Ca2+]i) para que la EA se produzca. La progesterona producida por las células del cúmulus ha sido asociada con diversos procesos fisiológicos en los espermatozoides, incluyendo la estimulación de la EA. En este trabajo, investigamos la correlación espacio temporal entre los cambios en el [Ca2+]iy la EA en espermatozoidesindividuales de ratón en respuesta a la progesterona. Se encontró que la progesterona estimula un incremento en el [Ca2+]i encinco patrones diferentes: gradual,oscilatorio, transitorio tardío, transitorioinmediato, y sostenido.Tambiénse observó que el aumento en el [Ca2+]ipromovido por la progesterona puedecomenzar tanto en el flagelo como en la cabeza del espermatozoide. Se validó la utilización de FM4-64 como un indicador de la ocurrencia de la EA mediante la detección simultánea del aumento de su fluorescencia y la pérdida del EGFP en espermatozoides transgénicos EGFPAcr. Por primera vez, se logró visualizar simultáneamente el aumento en el [Ca2+]i y el proceso de exocitosis en respuesta a la progesterona, observándose que sólo un aumento transitorio específico en el [Ca2+]i originado en la cabeza del espermatozoide promueve la iniciación de la EA. En conclusión, en esta tesis se logró evidenciar la importanciade las pequeñas GTPasas de la familia Rho y sus efectores principales LIMK1 y Cofilin en la regulación de la dinámica del citoesqueleto de actina en la preparación del espermatozoide para poder realizar la EA. A su vez, se identificó el tipo de aumento de [Ca2+]i específico que es necesario para iniciar los eventos finales de la EA estimulada por progesterona.