Chemical communication of gametes

Abstract

Oplození je proces, skládající se z mnoha kroků, vedoucích k fúzi samičích a samčích gamet a vzniku zygoty. Kromě přímé interakce gamet vazebnými receptory, které jsou lokalizované na povrchu spermie a vajíčka, oplození také zahrnuje komunikaci založenou na chemických molekulách spouštějících rozlišné signální dráhy. Tato práce je zaměřena na charakterizaci chemické komunikace gamet modelového organismu Mus musculus. Za tímto účelem byly použity moderní proteomické a vizualizační metody jako nano kapalinová chromatografie spojená s hmotnostní spektrometrií (nLC-MS/MS), cílený monitoring vybraných peptidů a imunofluorescenční mikroskopie. Pomocí těchto metod jsme identifikovali celou řadu lipokalinů včetně hlavních močových proteinů (MUP), LCN lipokalinů a mastné kyseliny vázajících proteinů (FABP). V této práci poprvé informujeme o jejich přítomnosti v akrozomu spermie. Na základě schopnosti lipokalinů vázat a přenášet jiné molekuly navrhujeme, že tyto proteiny mají pro gamety protektivní a/nebo signální funkci. Mimo jiné, chemická komunikace spermie a oocytu je založená na chemotaxi, která umožňuje jejich interakci před vlastním kontaktem a fúzí. V této práci jsme detekovali, že spermie vykazují chemotaktickou odpověď za přítomnosti L-glutamátu. Tato aminokyselina se přirozeně vyskytuje v samičím...

Fertilization is a multiple step process leading to fusion of female and male gametes resulting in a formation of a zygote. Besides direct gamete interaction via binding receptors localized on both oocyte and sperm surface, fertilization also involves communication based on chemical molecules triggering various signalling pathways. This work is aimed to characterize chemical communication of gametes of a model organism Mus musculus. For this purpose, modern proteomic and visualisation methods like nano-liquid chromatography tandem mass spectrometry (nLC-MS/MS), selected reaction monitoring (SRM) and immunofluorescent microscopy were used. Lipocalins were identified as candidate proteins involved in communication including those from major urinary proteins (MUPs), LCN lipocalins and fatty acid binding proteins (FABPs). For the first time, we report their presence in the sperm acrosome. Based on lipocalins capacity to bind and transport other molecules, we propose that these proteins have a protective and/or signalling role for gametes. Furthermore, chemical communication between sperm and oocyte is based on chemotaxis which enables their interaction before their fusion. In this work, we detected that spermatozoa show chemotactic responses in the presence of L-glutamate. This amino acid naturally...