Cascadas de señalización involucradas en la capacitación del espermatozoide de mamífero : participación de quinasas y fosfatasas

Los espermatozoides de mamífero son capaces de fertilizar a un ovocito sólo luego de sufrir el proceso de ?capacitación? que ocurre en el tracto femenino y que tiene como consecuencia un aumento en la fosforilación de proteínas en tirosina (Tyr), la ocurrencia de la reacción acrosomal y el desarrollo de la hiperactividad. El objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido estudiar los mecanismos moleculares involucrados en las cascadas de señalización conducentes a la capacitación del espermatozoide de mamífero. Los resultados obtenidos indican que la capacitación implica la activación de PKA y la inactivación de serina/treonina fosfatasas a través de Tyr quinasas de la familia de Src, vías que convergen tempranamente a nivel de la fosforilación de los sustratos de PKA. Nuestros resultados también demuestran que la Tyr quinasa PYK2, regulada por calcio, sería la responsable de integrar distintas señales río abajo de PKA, conducentes tanto a la fosforilación en Tyr como al estado funcional del espermatozoide. Considerando que la capacitación requiere la liberación de ?factores decapacitantes? entre los cuales se encuentra la proteína epididimaria CRISP1 (Cysteine Rich Secretory Protein 1) identificada por nuestro grupo, estudiamos las vías de señalización por las cuales esta proteína regula la capacitación. Nuestros resultados utilizando CRISP1 purificada y ratones ?knockout? para dicha proteína desarrollados en el laboratorio, muestran que CRISP1 inhibe los principales canales de calcio presentes en el espermatozoide de mamífero, regulando la capacitación y el desarrollo de la hiperactividad. En conjunto, estos estudios contribuyen al esclarecimiento de los mecanismos moleculares por los cuales los espermatozoides adquieren su capacidad fertilizante y al futuro desarrollo de métodos de regulación de la fertilidad y tratamiento de la infertilidad humana.

Mammalian ejaculated sperm become able to fertilize an egg only after they undergo the capacitation process that occurs in the female reproductive tract and leads to an increase in protein tyrosine (Tyr) phosphorylation, the occurrence of the acrosome reaction and the development of hyperactivation. The main aim of this Thesis has been to investigate the molecular mechanisms involved in the different signaling pathways leading to sperm capacitation in mammals. Results revealed the involvement of both PKA activation and serine/threonine phosphatase down-regulation by Src family Tyr kinases in functional sperm capacitation, and provided convincing evidence that early PKA-dependent phosphorylation is the convergent regulatory point between these signaling pathways. Moreover, our observations supported that Tyr kinase PYK2, regulated by calcium, is the responsible of integrating different signaling events between PKA-mediated- and Tyr phosphorylations and, it is required for achieving functional capacitation. Considering that capacitation involves the release of ?decapacitating factors? among which is CRISP1 (Cysteine Rich Secretory Protein 1), an epididymal protein identified by our group, we next studied the signaling cascades involved in the regulation of capacitation by CRISP1. Our results, using purified CRISP1 and CRISP1-knockout mice, indicated that this protein inhibits the two principal sperm calcium channels, regulating in this way the capacitation process and hyperactivation. Altogether, our observations contribute to a better understanding of the mechanisms leading to the acquisition of sperm fertilizing ability as well as to the development of new pharmacological tools for fertility regulation and treatment of human infertility.