06/J234

 

AMP cíclico y Epac: nuevos mediadores de la exocitosis acrosomal

Cyclic AMP and Epac novel mediators of acrosomal exocytosis

 

Director: TOMES, Claudia Nora

E-mail: ctomes@fcm.uncu.edu.ar

 

Integrantes: ZARELLI, Valeria Eugenia P; ROGGERO, Carlos Marcelo; FURLÁN, Marcelo; DOMIZIO, Norberto

 

Resumen Técnico

La cabeza del espermatozoide contiene una vesícula secretoria denominada acrosoma. La exocitosis regulada de esta vesícula (reacción acrosómica, RA) es requerida para la fertilización. Nuestros objetivos son identificar los factores necesarios y discernir las etapas y vías de transducción de señales donde ellos participan durante la RA. En particular, nos proponemos desentrañar la/s cascada/s en que participa la proteína Epac -blanco novel del segundo mensajero AMP cíclico- quien ya hemos demostrado cumple un papel importante en la exocitosis del acrosoma. Dado que los espermatozoides no sintetizan proteínas, hemos desarrollado un método de permeabilización controlada de la membrana plasmática con estreptolisina O que nos permite aplicar herramientas bioquímicas y de biología molecular al estudio de la RA. Actualmente no existe otro grupo en el mundo con una capacidad comparable en este terreno. Además de ensayos de RA usaremos técnicas bioquímicas (interacciones proteína-proteína por pull down, determinación de los niveles de AMPc, etc), cromatográficas para purificación de proteínas expresadas en bacterias, inmunodetecciones, etc. El estudio de los mecanismos involucrados en la exocitosis acrosomal es relevante para entender procesos fisiológicos del espermatozoide. Asimismo, es un punto de partida para la potencial identificación de alteraciones moleculares responsables de algunos tipos de infertilidad masculina hasta ahora inexplicadas. Se espera que los hallazgos derivados de este proyecto resulten de alto impactoen si mismos y al extenderlos a células exocíticas con maquinarias secretorias mas complejas que la del espermatozoide. Un resultado esperado de este proyecto es el avance en las tesis doctorales de los licenciados Branham, Roggero y Zarelli. También pensamos que podríamos contribuir con nuestro aporte a la ampliación de los conocimientos del laboratorio y al entrenamiento de los estudiantes de distintos niveles que en el trabajan. Por último, los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de un trabajo de investigación se vuelcan a la comunidad en la forma de publicaciones (artículos y libros), en las tareas docentes llevadas a cabo por los investigadores y en la potencial aplicación clínica o agropecuaria a la que el fruto de estos trabajos pudiera conducir.

 

Summary

The acrosome reaction (AR) is a complex, calcium-dependent, regulated exocytosis of the single vesicle contained by the sperm head, on which fertilization depends absolutely. Fusion at multiple sites between the outer acrosomal membrane and the cell membrane causes the release of the acrosomal contents and the loss of the membranes surrounding the acrosome. Our goal is to unveil some of the signal transduction pathways operating during this particular type of exocytosis. In particular, we are interested in those governed by Epac, a novel cyclic adenosine 3´, 5´-monophosphate (cAMP) target, whose function in the AR we have shown. We have developed a protocol for controlled permeabilisation of the plasma membrane with streptolysin O. This approach overcomes the lack of transcription and transduction machineries in sperm, and allows the use of a variety of biochemical and molecular biology tools in studying the AR. In addition to AR assays, we will resort to techniques such as those designed to determine protein-protein interactions, radioimmunoassays, chromatographies, immunodetections, etc. Understanding the mechanisms behind acrosomal exocytosis is relevant to our knowledge of sperm physiology. Furthermore, it provides a starting point to identify molecular alterations responsible for idiopatic male infertility. We trust the findings arising from this project will be of high scientific impact , particularly when extrapolated to cells with secretory machineries more complex than that of sperm. We anticipate a major advance in Ms Zarelli and Branham, and Mr Roggero’s doctoral Thesis during the period covered by this project. We also expect to contribute to the training of students in different stages of their careers, supervised by colleagues, who are members of, or do rotations in, our laboratory. Last, but not least, all knowledge derives from research efforts. Terefore, research results benefit the community when transfered to the public domain (i.e. as published articles or books), through our teaching duties and responsibilities, and in their potential clinical and/or commercial applications.