The pair ceramide 1-phosphate/ceramide kinase regulates intracellular calcium and progesterone-induced human sperm acrosomal exocytosis

Autores
Vaquer, Cintia Celina; Suhaiman, Laila; Pavarotti, Martin Alejandro; Arias, Rodolfo José; Pacheco Guiñazú, Anahi Belén; de Blas, Gerardo Andrés; Belmonte, Silvia Alejandra
Año de publicación
2023
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Before fertilization, spermatozoa must undergo calcium-regulated acrosome exocytosis in response to physiological stimuli such as progesterone and zona pellucida. Our laboratory has elucidated the signaling cascades accomplished by different sphingolipids during human sperm acrosomal exocytosis. Recently, we established that ceramide increases intracellular calcium by activating various channels and stimulating the acrosome reaction. However, whether ceramide induces exocytosis on its own, activation of the ceramide kinase/ceramide 1-phosphate (CERK/C1P) pathway or both is still an unsolved issue. Here, we demonstrate that C1P addition induces exocytosis in intact, capacitated human sperm. Real-time imaging in single-cell and calcium measurements in sperm population showed that C1P needs extracellular calcium to induce [Ca2+]i increase. The sphingolipid triggered the cation influx through voltage-operated calcium (VOC) and store-operated calcium (SOC) channels. However, it requires calcium efflux from internal stores through inositol 3-phosphate receptors (IP3R) and ryanodine receptors (RyR) to achieve calcium rise and the acrosome reaction. We report the presence of the CERK in human spermatozoa, the enzyme that catalyzes C1P synthesis. Furthermore, CERK exhibited calcium-stimulated enzymatic activity during the acrosome reaction. Exocytosis assays using a CERK inhibitor demonstrated that ceramide induces acrosomal exocytosis, mainly due to C1P synthesis. Strikingly, progesterone required CERK activity to induce intracellular calcium increase and acrosome exocytosis. This is the first report, implicating the bioactive sphingolipid C1P in the physiological progesterone pathway leading to the sperm acrosome reaction.
Fil: Vaquer, Cintia Celina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina
Fil: Suhaiman, Laila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas; Argentina
Fil: Pavarotti, Martin Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina
Fil: Arias, Rodolfo José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas; Argentina
Fil: Pacheco Guiñazú, Anahi Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina
Fil: de Blas, Gerardo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas; Argentina
Fil: Belmonte, Silvia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas; Argentina
Materia
Human sperm
Ceramide 1-phosphate/ceramide kinase
Acrosome exocytosis
Calcium channels
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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However, whether ceramide induces exocytosis on its own, activation of the ceramide kinase/ceramide 1-phosphate (CERK/C1P) pathway or both is still an unsolved issue. Here, we demonstrate that C1P addition induces exocytosis in intact, capacitated human sperm. Real-time imaging in single-cell and calcium measurements in sperm population showed that C1P needs extracellular calcium to induce [Ca2+]i increase. The sphingolipid triggered the cation influx through voltage-operated calcium (VOC) and store-operated calcium (SOC) channels. However, it requires calcium efflux from internal stores through inositol 3-phosphate receptors (IP3R) and ryanodine receptors (RyR) to achieve calcium rise and the acrosome reaction. We report the presence of the CERK in human spermatozoa, the enzyme that catalyzes C1P synthesis. Furthermore, CERK exhibited calcium-stimulated enzymatic activity during the acrosome reaction. 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Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas; ArgentinaFil: Pavarotti, Martin Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: Arias, Rodolfo José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas; ArgentinaFil: Pacheco Guiñazú, Anahi Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; ArgentinaFil: de Blas, Gerardo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas; ArgentinaFil: Belmonte, Silvia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza Dr. Mario H. Burgos. Universidad Nacional de Cuyo. 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