Mecanismos moleculares involucrados en la interacción de gametas: desde el ratón al humano

CUASNICU P.S.

Mar del Plata

Conferencia; LIX Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Investigación Clínica (SAIC); 2014

Sociedad Argentina de Investigación Clínica (SAIC)

La interacción entre un espermatozoide y un ovocito constituye un complejo proceso que involucra una serie de etapas mediadas por moléculas complementarias presentes en ambas gametas. Sin embargo, la información acerca de la identidad y mecanismos de participación de dichas moléculas es aún muy limitada. Durante más de veinticinco años, nuestro laboratorio ha estado dedicado a esclarecer los mecanismos moleculares involucrados en la fertilización utilizando a las proteínas de la familia CRISP como modelo experimental. Las proteínas CRISP (Cystein-Rich Secretory Protein) se encuentran altamente enriquecidas en el tracto reproductivo de mamíferos y evolutivamente muy conservadas, sugiriendo que las mismas deben cumplir importantes roles en procesos biológicos fundamentales. La proteína CRISP1, identificada por nuestro grupo y primer miembro descripto de la familia CRISP, se sintetiza en el epidídimo y se asocia al espermatozoide durante la maduración epididimaria. Numerosos estudios utilizando ensayos de fertilización in vivo e in vitro realizados en presencia de CRISP1 purificada o del anticuerpo específico contra la misma, indicaron que CRISP1 participaría tanto en la interacción del espermatozoide con la zona pellúcida (ZP) (matriz glicoproteica que rodea al ovocito), como en la etapa posterior de fusión de gametas, uniéndose en ambos casos a sitios complementarios en el ovocito. Estudios de estructura/función empleando fragmentos recombinantes y péptidos sintéticos, nos permitieron concluir que mientras la interacción entre CRISP1 y la ZP dependería de la conformación de la proteína, la unión de CRISP1 a la membrana plasmática del ovocito ocurriría a través de una región de sólo 12 aminoácidos correspondiente al motivo consenso de la familia CRISP (Ellerman et al, 2006). Como otra aproximación al tema, y con el fin de investigar la relevancia de CRISP1 para la fertilidad, nuestro laboratorio generó ratones knockout (KO) para la proteína CRISP1, los cuales constituyeron los primeros animales KO para una proteína CRISP. Los resultados indicaron que si bien los machos KO no mostraban deficiencias en su fertilidad, sus espermatozoides exhibían serios defectos en la capacidad de interactuar con la ZP y fusionarse con el ovocito, confirmando así la participación de CRISP1 en estas dos etapas del proceso de fertilización (Da Ros et al, 2008). Posteriores estudios indicaron que otro miembro de la familia, la proteína testicular CRISP2 presente en el espermatozoide, también cumpliría un rol en el proceso de fusión, representando un excelente candidato a compensar la ausencia de CRISP1 en el animal KO. Estos resultados nos llevaron generar animales KO para la proteína CRISP2, los cuales, a pesar de resultar fértiles, presentaron espermatozoides con serias deficiencias en su capacidad de interactuar con la ZP y fusionarse con el ovocito. Estas observaciones nos llevan a plantear que CRISP1 y CRISP2 serían moléculas multifuncionales que cooperan entre sí para garantizar el éxito de la fertilización. Las conclusiones obtenidas en el modelo de roedores pueden extenderse al humano a juzgar por nuestros estudios mostrando que las proteínas humanas homólogas a CRISP1 y a CRISP2 participan en la interacción con la ZP y en la fusión de gametas a través de su interacción con sitios de unión en el ovocito humano (Maldera et al, 2014). Interesantemente, recientes resultados obtenidos utilizando los animales KO para CRISP1 revelaron que esta proteína no sólo se expresa en el tracto reproductivo masculino sino también a lo largo del tracto femenino (útero, oviducto y ovario) incluyendo el cúmulus de células foliculares que rodean al ovocito. Más aun, nuestras observaciones indican que CRISP1 presente en el cúmulus cumpliría un importante rol durante la primera etapa de penetración de esta envoltura, modulando el estado funcional de los espermatozoides que se dirigen hacia el ovocito. En conjunto, nuestros resultados nos permiten concluir que las proteínas CRISP escoltarían al espermatozoide y al ovocito desde su producción hasta su encuentro, actuando como moléculas multifuncionales que juegan diferentes roles durante el proceso de fertilización. Consideramos que estos hallazgos no sólo contribuirán al esclarecimiento del mecanismo molecular involucrado en el complejo proceso de fertilización en mamíferos, sino que brindarán herramientas para el diseño de nuevas estrategias tanto de regulación de la fertilidad como de diagnóstico y tratamiento de la infertilidad humana.