Fusión de membranas celulares durante la fecundación. Conferencia “Miguel Lillo”.

MAYORGA, LS

Tafí del Valle Tucumán

Congreso; Asociación de Biología de Tucumán.; 2010

Asociación de Biología de Tucumán.

La fusión de las gametas masculina y femenina para generar un nuevo ser es central para la supervivencia de una especie. Dos procesos de exocitosis regulada son claves para una fecundación exitosa: la secreción del contenido del gránulo acrosómico del espermatozoide al tomar contacto con la matriz extracelular que rodea el ovocito, y la exocitosis de los gránulos corticales luego de la fecundación para evitar la poliespermia. La fusión de células y la exocitosis son procesos que requieren fusión de membranas biológicas. Las bicapas lipídicas que limitan a las células y sus organelas internas deben alterar profundamente su estructura y topología durante la fusión. Los mecanismos moleculares para este proceso han sido estudiados en detalle durante el transporte de macromoléculas en las vías endocíticas y exocíticas como así también en la secreción en células neuroendócrinas. También se conoce el mecanismo de fusión utilizado por diversos virus para invadir células. Por el contrario, los mecanismos de fusión célula-célula están menos caracterizados. Un análisis de los mismos muestra una clara homología entre las fusiones intracelulares, mientras que las fusiones entre células parecerían utilizar mecanismos moleculares divergentes. Nuestro laboratorio se ha abocado a la caracterización de los cambios morfológicos y bioquímicos involucrados en la reacción acrosomal en espermatozoides humanos. Durante la misma, el contenido del acrosoma es volcado al medio extracelular; se trata entonces de una exocitosis regulada pero con características muy especiales. El acrosoma es un gránulo secretorio único, de forma aplanada, que se fusiona en múltiples puntos con la membrana plasmática, lo que conduce a la formación de vesículas híbridas rodeadas por parches de membrana plasmática y membrana acrosomal externa. Toda la maquinaria molecular que se ha descrito para fusión de membranas en otros sistemas interviene en la exocitosis acrosomal, incluyendo proteínas Rabs y sus efectores, SNAREs de tipo sináptico con sus proteínas reguladoras y proteínas censoras de calcio, como sinaptotagmina. La secreción tiene además características particulares; está finamente regulada por fosforilación y desfosforilación de proteínas claves. Diferentes lípidos, como colesterol, fosfoinosítidos y esfingosina-1-fosfato, modulan la iniciación y el progreso del proceso. El gránulo se deforma profusamente antes de la fusión con la membrana plasmática, lo que permite que el contacto con la misma ocurra en zonas muy definidas. Ese fenómeno involucra transporte de iones y agua a través de la membrana del gránulo y contribuye a la formación de las vesículas híbridas que se desprenden durante la exocitosis. En los últimos años nos ha interesado además estudiar los procesos moleculares involucrados en la reacción cortical. Los primeros resultados indican que también aquí Rabs y SNAREs tienen un papel central. Los avances en el conocimiento de los mecanismos involucrados en la reacciones acrosomal y cortical de las gametas son básicos para contribuir a solucionar problemas de fertilidad e infertilidad en seres humanos y en animales. Además, dadas las características especiales de las gametas, contribuyen al conocimiento de aspectos difícilmente abordables de la exocitosis regulada en otros modelos celulares.