Molekulární mechanismy zapojené do fúze spermie a oocytu u savců a jejich poruchy

Abstract

The fusion of the oocyte and sperm is a crucial step in fertilization and represents a highly regulated process resulting in the formation of a totipotent zygote. The aim of this bachelor thesis is to summarize current knowledge about the molecular mechanisms that enable this process in mammals. The thesis focuses on individual stages of fusion, including capacitation, chemotaxis, sperm binding to the zona pellucida, the acrosome reaction and acrosome formation, sperm penetration through the zona pellucida, and the final fusion of the gamete plasma membranes. Special attention is paid to the interactions between key sperm surface proteins (such as IZUMO1, SPACA6, SPESP1, TMEM95) and their receptors on the oocyte oolemma, particularly JUNO, CD9, and integrins. The interaction between IZUMO1 and JUNO is described in detail as a fundamental recognition and binding pair. The final part of the thesis briefly addresses fusion defects and their potential clinical relevance in the context of human infertility.

Fúze oocytu a spermie je klíčovým krokem oplodnění a představuje vysoce regulovaný proces, během něhož dochází ke splynutí dvou gamet a vzniku totipotentní zygoty. Cílem této bakalářské práce je shrnout současné poznatky o molekulárních mechanismech, které tento proces u savců umožňují. Práce se zaměřuje na jednotlivé fáze fúze, včetně kapacitace, chemotaxe, vazby spermie na zonu pellucidu, akrozomální reakce, tvorby akrozomu, průniku spermie přes zona pellucida a finální fúze plazmatických membrán obou buněk. Zvláštní pozornost je věnována interakcím mezi klíčovými proteiny lokalizovanými na povrchu spermie (např. IZUMO1, SPACA6, SPESP1, TMEM95) a jejich receptory v oolemně oocytu, zejména proteinu JUNO, CD9 a integrinům. Detailně je popsána i interakce IZUMO1- JUNO jako zásadní pár zajišťující rozpoznání a navázání spermie na oocyt. Závěrečná část práce stručně pojednává o poruchách fúze a jejich možném klinickém významu v souvislosti s některými formami lidské neplodnosti.