Bases fisiológicas de la capacitación y de la reacción - UAM-I

Bases fisiológicas de la capacitación y de la reacción
acrosomal del espermatozoide.
Edith Arenas Rı́os*, Ángel Cambrón Ruiz**
, Demetrio Ambrı́z Garcı́a∗ ,
Pedro Juan Pablo Zúñiga Rubio***
, Ahiezer Rodrı́guez Tobón y Adolfo Rosado Garcı́a∗
Introducción.
La capacitación es un proceso del espermatozoide
que comprende una serie de cambios previos a la fecundación, se desarrolla en el aparato reproductor femenino en vertebrados de fecundación interna, y requiere de la comunicación entre el espermatozoide y
los ambientes que recorre en su tránsito hacia el sitio
de fertilización. Cuando se une al ovocito, se induce
otro proceso denominado reacción acrosomal (exocitosis), ası́ como la hı́per movilidad, que es un movimiento especial del flagelo, el cual facilita su desplazamiento, la penetración de las cubiertas del ovocito y finalmente la unión con éste. Hay que aclarar que el proceso de capacitación puede también
ser inducido in vitro, para lo que una mejor comprensión de este fenómeno es mencionar que estructuralmente el espermatozoide se divide en:
Recibido: 07 de septiembre de 2010
Aceptado: 22 de noviembre de 2010
Abstract
The capacitation and acrosomal reaction of spermatozoa developing in the female reproductive tract is
an indispensable event for the fecundation in internal
fertilization vertebrates, training it for this function.
It needs decapacitating factor’s elimination, occurring lipid and protein cellular membrane changes,
ionic channels activation, AMPc synthesis, proteins
phosphorylation-dephosphorylation, enzyme activation, acrosomal reaction with exocytosis and membrane fusion, vesiculation and an increase in spermatozoa motility. There is a short review of signal transduction mechanisms.
Resumen.
La capacitación y reacción acrosomal del espermatozoide son eventos que se desarrollan en el aparato reproductor de la hembra y son indispensables para vertebrados de fecundación interna. Estos eventos requieren inicialmente la eliminación de los factores descapacitantes presentes en el semen, ası́ como una serie de cambios en el espermatozoide tanto lipı́dicos como proteicos de su membrana celular, la activación de canales iónicos, la sı́ntesis de
AMPc (adenosı́n monofosfato cı́clico), la fosforilación-desfosforilación proteica, la activación de enzimas, la reacción acrosomal con exocitosis y fusión
de membranas, la vesiculación y finalmente un aumento considerable de su movilidad. En este trabajo se hace una breve revisión de los mecanismos de transducción de señales activadoras de estos
eventos.
(a) Cabeza. Es el núcleo, con ADN super enrollado, gracias a las proteı́nas denominadas protaminas
que sustituyen a las histonas en otros tipos celulares, con una envoltura nuclear (EN) de la cual se
han removido durante la espermiogénesis los complejos de poro nuclear (CPN), con excepción de algunas especies que las presentan. El citoesqueleto
participa en el soporte de la membrana plasmática y de la membrana acrosomal y algunos de sus
elementos son termosensibles. El principal elemento del citoesqueleto de la cabeza del espermatozoide es la teca peri nuclear (TP), que es una cápsula rı́gida que cubre el núcleo del espermatozoide de
mamı́feros y tiene como función la unión de las membranas espermáticas y la preservación de su integridad. La TP está subdividida en dos regiones: las capas subacrosomal (sirve para anclarlo a las vesı́culas derivadas del aparato de Golgi) y postacrosomal.
* Departamento
de Biologı́a de la Reproducción
en Biologı́a
*** Licenciatura en Biologı́a Experimental; División de
Ciencias Biológicas y de la Salud. Universidad Autónoma
Metropolitana-Iztapalapa ∗ [email protected]
La capa postacrosomal se considera que participa
en la activación del ovocito durante la fertilización
y es el sitio para la actina en los espermatozoides
de algunos mamı́feros. En la región apical de la ca-
** Maestrı́a
5
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pa subacrosomal del espermatozoide de toro, carnero y cobayo, se ha detectado una subestructura llamada subestructura de la teca perinuclear (STP); el
segmento ecuatorial, que es un complejo súper doblado de TP; la membrana acrosomal interna (MAI)
y -membrana acrosomal externa (MAE) que transportan moléculas receptoras involucradas en la unión
esperma-ovocito; la vaina post acrosomal (VPA), la
cual se cree que tiene un complejo de señales de proteı́nas (CPS) o factores activadores del ovocito.
b) Flagelo. Es la parte encargada del movimiento, se divide en cuatro regiones; la pieza de conexión, que une a la cabeza con el flagelo, la pieza media, que es también llamada cuello y donde se encuentran las mitocondrias en un arreglo helicoidal,
la pieza principal que abarca la mayor parte del flagelo utilizado en la propulsión, y la vaina fibrosa o
parte terminal de la cola (Fig. 1). Cada región tiene funciones especı́ficas en el movimiento, reconocimiento del ovocito y la fecundación (Sutovski y Manandhar 2007).
Figura 1. Partes estructurales del espermatozoide; figura
modificada de: http:// upload.wikimedia.org/wikipedia/
commons /thumb /1/13/Simplified spermatozoon
diagram.svg/600px-Simplified spermatozoon
diagram.svg.png.
Cambios durante la capacitación
En el espermatozoide de cobayo, la F-actina está involucrada en la estabilización de la STP. La localización de la actina en la región acrosomal de algunas especies de mamı́feros respalda su posible participación en la capacitación espermática y en la reacción acrosomal (RA); ası́, la polimerización y despolimerización de la actina pueden estar involucradas en la función espermática. En el espermatozoide del cerdo, cobayo, toro, ratón y carnero, la polimerización de la actina ocurre durante la capacitación y el desdoblamiento de la F-actina debe ocurrir para que se lleve a cabo la RA. En el espermatozoide de verraco, la inhibición de la polimerización de la actina bloquea su capacidad para fertilizar in vitro.
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A pesar de que al momento aun falta mucho por conocer acerca de los mecanismos que inducen la capacitación, se sabe que hay modificaciones lipoproteicas membranales que:
a) permiten la exteriorización de receptores,
b) activan canales iónicos que intervienen en la activación de mecanismos de transducción (flujo de calcio, sı́ntesis de AMPc, fosforilación-desfosforilación
de proteı́nas, etc.)
c) cambian el metabolismo energético que conducen a la desestabilización de la membrana plasmática a nivel de la región acrosómica y la hı́per activación del movimiento flagelar. Estos cambios permiten al espermatozoide responder a inductores especı́ficos y experimentar la reacción acrosomal al fin
de la capacitación (figura 2).
Figura 2. Procesos fisiológicos previos a la fertilización.
Pérdida de los factores descapacitantes
Los factores descapacitantes son moléculas que se
originan en las secreciones testiculares, epididimarias y seminales y que funcionan protegiendo a los
espermatozoides durante su periodo de almacenamiento en la región caudal del epidı́dimo, estabilizando el acrosoma o inhibiendo la unión con la
zona pelúcida (ZP) del ovocito, por lo que es importante su remoción antes de la fecundación, pues
se ha sugerido que estos factores actúan bloqueando a los receptores o grupos electrostáticos localizados en la membrana. Cabe señalar que la cara externa de la membrana plasmática es rica en carbohidratos cargados eléctricamente (glicocaliz), en
esta cara se encuentran los carbohidratos absorbidos o polisacáridos unidos a la membrana por uniones superficiales no covalentes. Ası́ los factores descapacitantes, son susceptibles de enmascarar los si-
Bases fisiológicas de la capacitación y de la reacción acrosomal. . . E. Arenas Rı́os, et. al.
tios de la unión de receptores iónicos o de activación
celular.
Cambios membranales
Bioquı́micamente la membrana del espermatozoide
está constituida por una bı́capa lipı́dica y proteı́nas
unidas por interacciones no covalentes, los lı́pidos
están dispuestos en forma de una doble capa continua de 4 a 5 nm de grosor. Las proteı́nas que están
incluidas en la bicapa lipı́dica realizan diversas funciones, como son: el transporte de las moléculas especı́ficas hacia el interior y exterior de la célula; mismas que actúan como enzimas o catalizadores de
las diversas reacciones y funcionan como receptores en la transducción de señales. Además de lı́pidos y proteı́nas, la membrana también contiene carbohidratos, que en la mayorı́a de los casos son cadenas de azúcares simples o polisacáridos.
Los lı́pidos componen entre el 30 y el 50 % de la
membrana y de algún modo se encuentran anclados
a su posición. Aspecto que resulta importante para la fertilización pues la fusión de los gametos masculino y femenino, requiere la participación particular de un microambiente de lı́pidos. Se ha determinado que en la superficie de la membrana del espermatozoide existe un alto nivel de fosfatidiletanolamina, fosfatidilcolina, difofatidilglicerol, esterol
y lı́pidos neutros, representando el 70-80 %, ası́ como un alto nivel de ácidos grasos y algunos glucolı́pidos, que al parecer tienen una función importante,
aunque no son tan abundantes como los fosfolı́pidos o esteroles, sumamente importantes para el espermatozoide, pues además se ha observado que el
cambio en la composición de lı́pidos de la membrana plasmática es una de las principales caracterı́sticas de la maduración espermática, demostrándose,
que el total de lı́pidos en ésta célula disminuye con
el paso a lo largo del conducto epididimario, considerando que la fosfatidilcolina se encuentra estable en las tres principales regiones del epidı́dimo
(cabeza, cuerpo y cola) y las cantidades de fosfatidiletalonamina, fosfatidilserina y fosfatidilinositol
declinan significativamente hasta llegar a la región
caudal.
Asimismo, la distribución de las proteı́nas en la
membrana también cambia marcadamente entre la
cola, pieza media y el acrosoma, y cuando se compara las proteı́nas de la membrana espermática con las
de otros tipos celulares, los espermatozoides, probablemente exhiben el más alto grado de polaridad, reportándose entre las proteı́nas especı́ficas de la mem-
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brana espermática: β-1,4 galactosiltransferasa, fucosiltransferasa, α-d-manosidasa, sp56, p95, entre
otras.
De acuerdo al modelo de mosaico fluido, las proteı́nas o glicoproteı́nas están asociadas a la bicapa lipı́dica mediante uniones no covalentes; otras
que están localizadas en la superficie de la membrana se asocian con interacciones electrostáticas.
Las membranas son un ensamble dinámico de proteı́nas y lı́pidos capaces de responder a señales especı́ficas que modifican las funciones celulares. Todas las membranas biológicas poseen moléculas superficiales que actúan como receptores para diversos compuestos exógenos como enzimas, hormonas,
proteı́nas, etc. (Rosado, 1988). En el caso de los espermatozoides se han identificado receptores membranales a moléculas como AMPc, esteroides, glucosaminoglicanos, cuya actividad se modifica durante la capacitación (Gadella et. al, 2008).
Los cambios en la topografı́a membranal dentro o
fuera de las regiones especı́ficas, pueden considerarse como adaptaciones fisiológicas a las modificaciones ambientales (Flesch y Gadella, 2000). La redistribución o los cambios estructurales en la topologı́a
superficial de las moléculas membranales ocurren, a
través de varios mecanismos:
a) el enmascaramiento o desenmascaramiento
de moléculas superficiales, tanto por adsorción de moléculas y arreglo de proteı́nas
intrı́nsecas,
b) la inserción local de las moléculas por adsorción del medio y/o supresión de las
mismas,
c) la migración de moléculas por la fijación de ligandos (Gadella, 2008). Las proteı́nas intrı́nsecas
y no adsorbidas pueden ser modificadas por su extremo glicosilado, enmascarado o exteriorizándose, o desplazarse lateralmente como se ha observado con anticuerpos monoclonales o lectinas, las cuales denotan que la reactividad depende del grado de capacitación. En el epidı́dimo, el espermatozoide presenta cambios en los dominios de los esteroles de membrana (complejos de esterol-caveolina), confiriéndoles una distribución heterogénea (Gadella, 2008). Estos dominios sirven como una “barra transportadora” para acoplar proteı́nas que inducirán diferentes rutas de señalización).
Como se habı́a mencionado la cabeza presenta dos
subdominios:
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a) Acrosomal, presenta “balsas” lipı́dicas de composición ordenada de colesterol y esfingolı́pidos, anclados a caveolinas, inmersas en una membrana de
composición “desordenada”, b) Subacrosomal, rica
en fosfolı́pidos.
Las “balsas lipı́dicas” son importantes en la compartamentalización hecha durante la espermatogénesis
para la señalización en regiones especı́ficas de la célula. La capacitación in vitro cambia el patrón de fijación de estas moléculas a partir de caveolinas, proteı́nas especializadas en la regionalización de éstas
en sitios adecuados para un rearreglo de la capa superficial de las glucoproteı́nas, dejando libre la región acrosomal; este reacomodo parece deberse al intercambio de glucoproteı́nas provenientes de las secreciones propias del aparato genital femenino y la
membrana espermática.
Se ha demostrado que los cambios le generan la capacidad fertilizante a los espermatozoides, son iniciados por la fosforilación dependiente de AMPc y simultáneamente por los cambios de los lı́pidos membranales (Gadella, 2008). Un ejemplo claro de los
cambios superficiales se ve con los grupos sulfhidrilo y amino. Si se bloquean estos sitios se interfiere con la reacción acrosomal. La composición de
los fosfolı́pidos y su relación molar con el colesterol que regulan la fluidez y la permeabilidad iónica en las membranas cambia durante la capacitación, este fenómeno está asociado a proteı́nas captadoras de esteroles en el medio (Töpfer-Petersen y
col., 2008).
Hiper activacion
Son los cambios en la movilidad espermática, caracterizado en:
a) aumento en el movimiento y flexión del flagelo,
b) gran amplitud del desplazamiento lateral de la
cabeza y
c) trayectoria curva y tortuosa.
Genera la fuerza requerida para la penetración de
la capa de células de la granulosa y la inserción
inicial del espermatozoide con el ovocito (Tulsiani,
2006). Para inducirla se requiere Ca++ extracelular, elevación intracelular de AMPc y disminución
del pH intracelular. La hiper activación del flagelo se debe al Ca++ que se une a proteı́nas fijadoras en el brazo externo de la dineı́na (en la parte interna del flagelo) induciendo el movimiento asimétrico (Inaba, 2003). Este Ca++ proviene de varias
fuentes:
Figura 3. Cambios en el movimiento flagelar hasta alcanzar la hiperactivación; figura tomada de: www.fzjuelich.de/.../26/Figure %202-Homepage.jpg
a) Reservas intracelulares mediada por los receptores de inositol 1,4,5 trifosfato (IP3),
b) Mitocondria,
c) o el que ingresa por sistemas de transporte
Na+ /H+ y Na+ /Ca++ ( Gadella et. al, 2008 ).
Transporte de iones
Los espermatozoides mantienen gradientes iónicos
precisos a través de su membrana plasmática, mismos que son regulados por ATPasas dependientes de
NA+ /K+ y Ca++ , ası́, la alteración en la concentración iónica activa adenilato ciclasas, enzimas de origen acrosomal y enzimas relacionadas con los cambios en la movilidad (Gadella, 2008).
Se ha reportado que una ATPasa dependiente de
Ca++ en la membrana acrosomal externa, estimula
la reacción acrosomal, y cuando esta última es inducida, se genera la desaparición del potencial de membrana. Se ha visto también que, la exocitosis es inhibida por una alta concentración de Ca++ y un aumento en la captación de Ca++ y Na+ , ası́ como la liberación de H+ /K+ .
En mamı́feros, se ha demostrado in vitro que un aumento en la relación K+ /Na+ en el medio, aumenta la tasa de fecundación; aunque en otras especies el
K+ extracelular inhibe la capacitación, posiblemente porque la ATPasa funciona permitiendo el intercambio Na+ /K+ y manteniendo una baja concentración intracelular de Na+ .
La zona pelúcida (ZP) se une al menos con dos diferentes receptores en la membrana plasmática del espermatozoide. Uno es el G1 o tirocin cinasa, que activa la fosfolipasa Cβ1; el otro es un receptor tirocin cinasa acoplado a fosfolipasa Cγ. La unión con el re-
Bases fisiológicas de la capacitación y de la reacción acrosomal. . . E. Arenas Rı́os, et. al.
ceptor podrı́a regular la adenilato ciclasa provocando el aumento del AMPc y la activación de la proteı́n
cinasa, misma, que activa los canales de Ca++ dependientes de voltaje en la cara externa de la membrana acrosomal, la cual libera Ca++ desde el citosol del acrosoma. Este es el primer aumento de
Ca++ , el cual promueve la activación de la fosfolipasa Cγ. Los productos de la hidrólisis del fosfatidil inositol bifosfato por la fosfolipasa C, diacilglicerol e inositol-trifosfato, promueven la traslocación
de la proteı́n cinasas y su activación. La proteı́n cinasa abre un canal de Ca++ dependiente de voltaje en la membrana plasmática, provocando un segundo aumento de Ca++ . El G1 puede también activar la fosfolipasa A2 para generar ácido araquidónico a partir de fosfolı́pidos de membrana. El ácido araquidónico será convertido a prostaglandina y leucocitotrienos por las enzimas, ciclooxigenasas y lipooxigenasas, respectivamente. El aumento de Ca++ y el
pH, sumado con lo anterior, provocan la fusión membranal y la exocitosis acrosomal.
Actividad enzimatica
El inicio y mantenimiento de la movilidad espermática, están asociados con la activación de sistemas
enzimáticos, hay evidencias de que la actividad de
la adenilato ciclasa aumenta durante la capacitación, la cual eleva la concentración intracelular de
AMPc. Estos cambios favorecen la movilidad vigorosa y estimulan la actividad de las cinasas dependientes de este nucleótido. La fosforilación de proteı́nas es inducida por AMPc e induce cambios fisiológicos de la membrana, a través de modificar las
estructuras de las proteı́nas presentes en ella. La actividad de la fosfolipasa A está asociada con los eventos de fusión caracterı́sticos de la reacción acrosomal. La acción de esta enzima sobre los fosfolı́pidos de la membrana provoca la acumulación de lisofosfolı́pidos, que son compuestos capaces de producir fusión y lisis membranal (Flesch y Gadella, 2000).
La reacción acrosomal
Es especie especı́fica, e implica la existencia de
moléculas para el reconocimiento entre los gametos masculino y femenino y generar la repuesta fisiológica adecuada. Se sabe de la presencia en el fluido oviductal de factores para señalización extracelular y para el reconocimiento del ovocito. La reacción
acrosomal puede ocurrir espontáneamente, y es posible inducirla in vitro. Es indispensable para la fecundación y se genera como resultado de la acción de inductores adecuados (Rosado, 1988).
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Morfológicamente, el acrosoma es parecido a un capuchón con una gran cantidad de enzimas hidrolitı́cas, se deriva del aparato de Golgi durante la espermiogénesis y por su origen, estructura y función
celular, es comparable a un lisosoma (figura 4; Gadella y col., 2008). Pero a diferencia de éste, presenta exocitosis regulada por el metabolismo de fosfoinosı́tidos, interacción de nucleótidos endógenos y
exógenos, Ca++ , calmodulina, microtúbulos y microfilamentos. Hay fusión de membrana plasmática y
acrosomal externa en varios sitios, formando vesı́culas que se desprenden, quedando la membrana acrosomal interna ahora como nueva membrana de superficie (figura 5). Las vesı́culas liberan su contenido a medida que el espermatozoide penetra a través
de la ZP. A partir del modelo de reacción acrosomal han sido numerosos los grupos de investigación que han trabajado en este aspecto, sin embargo, no se conoce en la actualidad de manera precisa, la cascada de eventos que ocurren antes de la fusión de la membrana. Hay evidencias que señalan que
la reacción acrosomal in vivo comienza con la estimulación de un agonista natural como es la progesterona o la ZP. Este estı́mulo provoca una entrada de Ca++ al espermatozoide. Por otro lado, se sabe que es posible inducir la reacción acrosomal con
el ionóforo A23187, el cual provoca la entrada de
Ca++ . Se ha propuesto un modelo en el que intervienen ATPasas de membranas cuya función es mantener bajos niveles de Na+ y Ca++ y altos niveles
de K+ .
Figura 4. Imágenes con microscopı́a electrónica de la reacción acrosomal; imagen tomada de:
http://www.google.com.mx/imgres?imgurl=
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/veterinaria/
2003897
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La entrada de Ca++ provoca la desactivación de las
ATPasas, además de un aumento del Na+ intracelular con una salida de H+ y en consecuencia, un aumento del pH intraacrosomal, lo que induce la activación de enzimas como la acrosina. Además, se
ha observado como el aumento de Ca++ intracelular, también conduce a una serie de modificaciones
en los lı́pidos como la formación de segundos mensajeros, que se incorporan a una cascada de acontecimientos que ocurre durante la reacción acrosómica y
la activación de determinadas enzimas como una fosfolipasa A2 , especı́fica de la fosfatidilcolina, que genera lisofosfatidilcolina y ácido araquidónico, sustancias conocidas por sus propiedades de fusión necesarias en la reacción acrosomal.
Figura 5. Esquema que representan los pasos de la reacción acrosomal; figura tomada de:
www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/picrender.fcgi. . .
La inducción de la reacción acrosomal se ha caracterizado al microscpio electrónico en 5 etapas, fig. 2,
4 y 5 (Gadella et. al, 2008):
1) Acrosoma, membrana acrosomal y plasmática intactas, matriz acrosomal homogénea y compacta.
2) Hinchamiento de la matriz acrosomal, membranas intactas.
3) Invaginación de la membrana acrosomal externa,
con la presencia de muchas vesı́culas dentro del
capuchón acrosomal por la fusión de membranas.
4) Fusión de membrana plasmática y acrosomal;
pérdida de casi toda la matriz acrosomal.
5) Pérdida de las membranas plasmática, acrosomal, y de toda matriz acrosomal.
ContactoS 78, 5–11 (2010)
Bioquı́micamente la reacción acrosomal se caracteriza por la activación de las enzimas acrosomales y la
secreción de algunas de ellas, antes de la formación
de vesı́culas. El calcio desempeña un papel fundamental en todos los mecanismos de exocitosis, principalmente el Ca++ extracelular. In vitro, en medios
libres de Ca++ no hay reacción acrosomal, aún adicionando al medio agentes inductores (Gadella y Harrison, 2000). Otra caracterı́stica es la necesidad de
glucosa en el medio de incubación para que el proceso se lleve a cabo normalmente, aunque esta propiedad parece ser dependiente de la especie, puesto que en algunas es posible inducirla sin su presencia (Töpfer-Petersen y col., 2008). La mayorı́a de los
estudios realizados al respecto han sido in vitro y es
difı́cil extrapolar estos resultados a las condiciones fisiológicas in vivo. Hay consenso de que la ZP es inductora y que los ionóforos de Ca++ imitan su efecto (Gadella y Harrison, 2000). El reconocimiento especı́fico de los gametos, la fijación del espermatozoide con su acrosoma intacto, la inducción de la reacción acrosomal y del bloqueo para la polispermia
están relacionados con la ZP, ası́ que su estructura glucoproteica, hace que el mecanismo de interacción sea por un sistema de reconocimiento antı́genoanticuerpo (Gadella y col., 2008). La fracción conocida como ZP3, es la proteı́na involucrada en la fijación y reacción acrosomal, ocurrida ésta, el espermatozoide puede entonces penetrar (Gadella y Harrison 2000) e interaccionar con la ZP2, la cual mantiene firme esta interacción. Bajo condiciones in vitro
varias hormonas, neurotransmisores e intermediarios
del metabolismo de lı́pidos funcionan como inductores, la mayorı́a de ellos están presentes en el lı́quido folicular y son las catecolaminas, prostaglandinas,
esteroides, serotonina y ácidos grasos (Flesch y Gadella 2000). La progesterona es inductora a través
de un mecanismo de receptores especı́ficos presentes en la membrana plasmática de la región acrosomal, causando un transporte de Ca++ hacia el interior y en consecuencia elevando considerablemente su concentración.
Transducción de señales en capacitación y
reacción acrosomal.
En este proceso interviene la proteı́na G (PG, es una
familia de proteı́nas, caracterizada por ser un complejo de proteı́na-GDP (Guanosı́n difosfato) con actividad de GTPasa), GDP, GTP y AMPc. Los sistemas transductores de señales están diseñados para responder a cambios en el estado de equilibrio
de la proteı́na G, GDP, GTP. En condiciones basa-
Bases fisiológicas de la capacitación y de la reacción acrosomal. . . E. Arenas Rı́os, et. al.
les la actividad de GTPasa supera la velocidad de intercambio GDP/GTP inactivando a la proteı́na G
(PG). La estimulación depende del intercambio de
GDP por GTP en la PG activada y de la velocidad de hidrólisis de la GTP. La constante intrı́nseca de hidrólisis es de 0.5 a 5 min y los efectores la
aceleran de 10 a 50 veces. La proteı́na G se forma
por las subunidades alfa, beta y gama, durante el ciclo de GTPasa. La subunidad alfa pasa por tres conformaciones:
a) Complejo heterométrico inactivo, alfa-GDP-betagama, hay gran afinidad por beta y gama.
b) Transición alfa-V, la estimulación por unión al ligando disminuye la afinidad al complejo heteromérico, formándose otro estabilizador de la unión y
c) Activa, se forma el complejo alfa-GTP, separación del receptor activado, beta y gama, la hidrólisis del GTP cierra el ciclo, inactivándose alfa.
Se ha estudiado el papel de las proteı́nas G en ratón,
toro y humano, su inactivación no interfiere con la fijación del espermatozoide a la ZP, pero inhibe casi por completo la reacción acrosomal (Almog y Noar
2008, Rosado 1988). Algunas de sus funciones son:
Activación o inhibición de la adenilato ciclasa, estimulación de la fosfodiesterasa retiniana y de la
hidrólisis de fosfoinosı́tidos y finalmente la regulación de canales iónicos.
En resumen, la secuencia de activación para la capacitación y reacción acrosomal es como se describe a continuación: el complejo heteromérico es incapaz de activar la adenilato ciclasa, al unirse el ligando hormona-receptor libera el GDP, sustituido por
GTP formándose el intermediario activo. La subunidad alfa fija el GTP, separándose de beta y gama, activando la adenilato ciclasa, la cual genera AMPc,
éste a su vez, activa las protein cinasas. La PG es
GTPasa de acción lenta, el GTP pegado a alfa provoca la extinción progresiva de la señal transmitida por el ligando. La estimulación depende del intercambio de GDP por GTP en la proteı́na G activada y de la velocidad de hidrólisis del GTP. La
transducción funciona como un circuito de amplificación de la señal desde que el ligando se une al receptor. La señal se amplı́a conforme se activan más proteı́nas G, generando a su vez más AMPc. Finalmente cada proteı́n cinasa activada, fosforila más proteı́nas, lo cual es el paso final del mecanismo de activación. Muchos de los efectos del AMPc en células eucariontes es a través de la activación de protein cinasas de dos subunidades, una reguladora unida al AMPc y otra catalı́tica. En ausencia de AMPc
11
el complejo es inactivo, al unirse éste se separa el
complejo y se activa la actividad enzimática (Almog y Naor, 2008).
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cs