FECUNDACION FECUNDACION -Interacción entre células altamente especializadas (oocito/espermatozoide) -Implica numerosos procesos : adhesión celular, señalización intracelular, regulación de la exocitosis, migración celular, fusión y regulación del ciclo celular. - Consecuencia: Formación de una célula totipotente capaz de formar todas las células de un organismo. Miller et al., 2002 ETAPAS: - Contacto y reconocimiento entre el spz y el oocito - Regulación de la entrada del spz en el oocito - Fusión del material genético - Activación del metabolismo del cigoto y comienzo del desarrollo ¿Como se encuentra el oocito cuando llega el spz? Ribosomas, glucógeno, vesículas lipídicas, Ret. endoplasmático Gránulos corticales, pigmento, mitocondrias corteza Membrana o envoltura vitelina (glucoprot eínas) en mamífero ZP Plaquetas vitelinas anfibios mamíferos Reconocimiento del oocito y el spz - Quimioatracción del spz hacia el oocito - Exocitosis de la vesícula acrosómica - Unión del spz. a la membrana vitelina o la ZP - Pasaje del spz a través de la envoltura extracelular - Fusión de las membranas ERIZOS DE MAR - Atracción del spz por sustancias de la cubierta Arbacia punctulata R Aumento respiración mitocondrial y ATP. ATPasa de dineína : motilidad gelatina Reacción acrosómica x1 x2 x3 Aumento de Ca2+ (ingreso por MP) Membrana acrosomal se fusiona con MP RhoB GTP Citoesqueleto de actina Proceso acrosómico Fusión de membranas En MAI hay bindina. En óvulo habría una glucoproteína. Fusión del spz y óvulo causa polimerización de actina en óvulo CONO DE FECUNDACION (participación de proteínas fusogénicas, bindina) MAMÍFEROS Dos procesos antes de la fecundación: - Maduración de los espermatozoides - Capacitación de los espermatozoides Epidídimo Human Reproduction Update, Vol.15, No.2 pp. 213–227, 2009 Human Reproduction Update, Vol.15, No.2 pp. 213–227, 2009 Maduración: - en epidídimo (para algunos autores en el caput, pero se hacen evidentes cuando alcanzan el corpus y cauda ) - Cambio en la fluidez de membrana, Aumento de proteínas respecto a lípidos - Aumento de Colesterol. Cambio composición de fosfolípidos - Aumento en la carga neta negativa - Se agregan factores decapacitantes primarios (ej. Lactosaminoglicanos que bloquean GT) y modificación, eliminación y adición de distintas proteínas. - Aumento de ptes. disulfuro (mas estabilidad) - Se adosan componentes inmunomoduladores, bacterostáticos, Zn++ Adquieren capacidad potencial de F! pero no la pueden expresar Capacitación - en Tracto femenino - Cambio en la fluidez de membrana, Se hace más fluida (aumento de lípidos, menos proteínas) - Disminuye Colesterol (atrapado por albúmina) - Pérdida de factores decapacitantes -Cambios en los patrones de P de proteínas - Disminuyen ptes. disulfuro - Aumento de pH, y de Ca2+ -Capacitación > ampula >itsmo >útero >vagina -Reorganización del citoesqueleto de actina. - Como consecuencia se da la hiperactivación de la motilidad del spz. Puede expresar su capacidad de F! Modelo hipotético para la capacitación el espermatozoide (Visconti y Kopf, 1998) Cambio en la fluidez de membrana PC PE SM PS int scrambling In vitro Hiperactivación: Patrón distinto de motilidad como consecuencia de las modificaciones de la MP (Yanagimachi, 1994). Los espermatozoides ahora adquieren movimientos no progresivos interrumpidos por cortos episodios de movimientos lineares. Mortimer & Mortimer , 1990 Espermatozoide ya madurado y capacitado…. 1) Paso a través del cumulo por hialuronidasa o fuerza 2) En zona pelúcida ZP1, ZP2 y ZP3 ZP1 VER!!!! Reacción acrosómica ZP3 PLC PLD Prot. G GT Ca H P4 en FF!!!! Prot. G PLC PIP2 DAG IP3 PKC Ca++ Proteínas fusogénicas RA IP3 RESPUESTA DEL OOCITO Activación del metabolismo del cigoto - La Fecundación no solo fusiona 2 núcleos haploides sino también inicia el Desarrollo Rtas del oocito Tempranas: Seg luego de la Fec. Tardías: varios min luego de la Fec. Bloqueo contra la polispermia Rápido (en erizos, algunos anfibios, estrella de mar, no en mamíferos) Unión o fusión (por entrada de Na2+) Lento Proteasa tipo Tripsina: Disuelve “postes proteicos” que mantienen unidos la MV y la MC. Modifican los receptores de bindina. Gránulos corticales Mucopolisacáridos: Producen gradiente osmótico. MV se expande, MF. Peroxidasa: Endurecen la MF, enlazando residuos de tirosina sobre proteínas adyacentes. Hialina: Cubierta alrededor del cigoto. Soporte a la segmentación. Mamíferos (N-acetilglucosaminidasa, y otras que fragmentan ZP2) Liberación de Ca 2+ Responsable de la liberación de gránulos corticales, reintegro del cigoto en la división celular y reactivación de la síntesis de proteínas Inyección de EGTA: No rección cortical, no cambio de potencial, no se reinicia la % celular Inyección de A23187: Características de óvulo recién F! Entrada de Ca2+ por abertura de canales voltaje dependiente en respuesta a la despolarización de la MP Elevación del potencial de acción Aumento de Ca2+ luego de la fecundación. Developmental Biology 245, 237–254 (2002) cdk2 cMOS PKC Exocitosis de GC. Estimula % celular, s! de ADN, Traducción de proteínas Activación de PLC En verde: PLCz Pacientes fértiles En acrosoma En cola inespecífico En región postacrosomal Pacientes infértiles Human Reproduction, Vol.26, No.12 pp. 3372–3387, 2011 Paciente con mutación en PLCz (histidina por prolina). Infértil. Respuestas tardías Aumento de Ca2+ Aumento de síntesis de Proteínas (Histonas, tubulinas, actinas, factores morfogenéticos) Liberación de inhibidores del ARNm (maskina de anfibios), en la F! inhibidor de la traducción se degradan. Inactivación de MAP kinasa Síntesis de ADN MAP kinasa P Modelo de activación en erizo Fusión del material genético Erizos: - spz entra perpendicular. Mitocondria y flagelo se desintegran en el óvulo. Centrosoma importante para producir el huso mitótico. - Pronúcleo masculino - Vesicularización de la envoltura nuclear - Proteína de la cromatina que trae el núcleo es reemplazada por proteínas del cigoto: Esto permite la descondensación de la cromatina - ADN puede transcribir y replicarse - Pronúcleo gira 180 grados y el centríolo actúa como centro organizador de MT para formar un áster. - MT contactan los 2 pronúcleos, luego fusión La S! de ADN puede ser durante la migración o luego de la formación del núcleo del cigoto y depende de la liberación temprana de Ca2+ Mamíferos: - 12 hs. dura el proceso de migración de los pronúcleos - Spz entra tangencialmente y el oocito es Oocito II - DNA con protaminas, altamente compactado por ptes disulfuro -El oocito tiene en el citoplasma GLUTATION que permite el desenrrollamiento de la cromatina del Spz -Oscilaciones de Ca inactivan MAP kinasas y activan kinasas que degradan ciclina (continua el ciclo y proteínas que mantienen a los cromosomas en metafase - S! de ADN en cada pronúcleo - Centrosoma (del masc) produce sus ásteres con prot del oocito, MT unen los pronúcleos - Desaparecn las envolturas, la cromatina de cada uno de condensa a cromosoma y se orientan en un huso mitótico común - DNA mitoc solo materno (mitoc paternas degradadas) Rotación cortical en anfibios No equivalencia de los pronúcleos en mamiferos Genoma deriva del macho: ej. mola hidatidiforme Genoma deriva del oocito: Partenogénesis -Las diferencias en el genoma involucran la metilación del ADN -La metilación se lleva a cabo sobre la citosina vecina a una guanosina por la enzima citosina 5 metil-transferasa. -Si el promotor está metilado no se pueden unir los factores de transcripción. -CGP ADN no metilado, cuando se diferencian sus genes se metilan - Metilación determina si un gen proviene de la madre o del padre, también indica actividad del gen Imprinting o no equivalencia del genoma • Síndrome de Prader-Willi (P) • Síndrome de Angelman (M) Deleción en el brazo largo del cromosoma 15 proveniente de madre o padre ratón