Cytoskeleton-membrane protein interaction network in sperm

Abstract

In order to fertilize the egg, sperm cell undergoes several subsequent maturation processes. The final one called acrosome reaction is an exocytosis of acrosome vesicle, which is filled with lytic enzymes. Acrosome reaction is crucial for penetration of the sperm cell through the egg surroundings, especially zona pellucida, as well as for reorganization of a membrane protein composition on its surface. This rearrangement leads to the exposure of proteins essential for fertilization, mainly for gamete recognition, binding and fusion in specific compartments of the sperm head. One of such protein is CD46, which is located in the acrosomal membrane of an intact sperm and after acosomal exocytosis it relocates to the equatorial segment of a sperm head, which is known to be the initial site of interaction of sperm with the egg plasma membrane. The relocation of CD46 is disrupted by inhibition of actin, which reorganization within sperm head is known to play a role in onset of acrosome reaction, however, the precise mechanism of CD46 interaction with actin in sperm is unknown. In this thesis, ezrin - a crosslinker of membrane proteins and actin - has been studied in context of CD46 and its relocation across the sperm head. Analysis of the immunofluorescent detection of ezrin revealed its mutual...

Spermie podstupuje několik návazných maturačních procesů, aby mohlo dojít k oplození. Posledním z nich je akrozomální reakce, exocytóza akrozomu, váčku naplněného lytickými enzymy. Akrozomální reakce je zásadní nejen pro průnik spermie skrz vaječné obaly, ale i pro reorganizaci membránových struktur spermie, v rámci které jsou na povrch vystaveny proteiny zásadní pro oplození, zejména pro rozpoznání, vazbu a fúzi gamet. Jedním z těchto proteinů je CD46, který se v intaktních spermiích nachází v akrozomální membráně a po zahájení exocytózy relokuje do ekvatoriálního segmentu hlavičky spermie, kde dochází k prvotnímu kontaktu spermie s plazmatickou membránou vajíčka. Relokaci CD46 zamezuje inhibice aktinu, jehož reorganizace v hlavičce spermie hraje důležitou roli v akrozomální reakci, nicméně není zřejmé, jakým mechanismem CD46 a aktin interagují. V této práci byl studován ezrin, protein propojující membránové proteiny s aktinovým cytoskeletem, v kontextu CD46 a jeho relokace. Imunofluorescenční detekce ezrinu odhalila jeho kolokalizaci s CD46, která je narušena během akrozomální reakce. Přítomnost ezrinu v intaktních i akrozomálně zreagovaných spermiích byla potvrzena technikou western blot. Interakce CD46 a ezrinu byla detekována ko-imunoprecipitací. Na základě těchto zjištění navrhujeme, že...