teórica Fecundación

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