Principales proteínas de esperma
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Dominio MSP (proteína principal del esperma)
MSPdimer.png
Estructura del dímero de MSP de A. suum . Las hojas β se muestran en naranja
Identificadores
SímboloMSP_dom
PfamPF00635
InterProIPR000535
PROSITEPS50202
CATH1MSP
Estructuras proteicas disponibles:
Pfam  estructuras / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumresumen de estructura
Principales proteínas de esperma
Identificadores
OrganismoC. elegans
Símbolomsp-19
Entrez173981
PDB1MSP
UniProtP53017
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EstructurasModelo suizo
DominiosInterPro

La proteína principal del esperma ( MSP ) es una pequeña proteína específica de nematodos de 126 aminoácidos con un peso molecular de 14 kDa . Es el jugador clave en la maquinaria de motilidad de los nematodos que impulsa el movimiento de rastreo / motilidad de los espermatozoides de los nematodos. Es la proteína más abundante presente en los espermatozoides de nematodos , comprende el 15% de la proteína total y más del 40% de la proteína soluble. La MSP se sintetiza exclusivamente en los espermatocitos de los nematodos. [1] El MSP tiene dos funciones principales en la reproducción de los helmintos.: i) como componente citosólico es responsable del movimiento de rastreo de los espermatozoides maduros (sin flagelo), y ii) una vez liberado, actúa como hormona en las células germinales femeninas, donde desencadena la maduración de los ovocitos y estimula la contracción de la pared del oviducto para poner los ovocitos en posición para la fertilización . [2] La MSP se identificó por primera vez en Caenorhabditis elegans .

Estructura

Las estructuras moleculares de MSP de Ascaris suum y Caenorhabditis elegans se han determinado mediante cristalografía de rayos X [3] y espectroscopia de RMN . [4] [5] Las moléculas de MSP de estas especies comparten un 83% de identidad de secuencia y sus estructuras son muy similares.

MSP no alberga ningún dominio conservado conocido. Está hecho de un sándwich β de siete hebras, que tiene láminas β opuestas de tres y cuatro hebras . Las cadenas laterales hidrófobas de las caras adyacentes del sándwich forman el interior de la proteína. La estructura general de MSP se asemeja a un pliegue de inmunoglobulina (pliegue de Ig). La MSP puede clasificarse como un tipo s de este pliegue, porque dos de sus hebras cambian entre hojas β separadas, a diferencia del tipo c conservado de los pliegues de Ig. Los cambios de hebra única entre las hojas son el resultado de dos dobleces distintos en los residuos cis- prolina 13 y 57 en la proteína A. suum . [3]

Los monómeros de MSP forman dímeros simétricos. La interacción entre los monómeros de MSP en un dímero es muy estable, con supuestas interacciones hidrófobas , puentes de hidrógeno y puentes salinos . Los residuos implicados en la formación de la interfase se encuentran entre el residuo 13 y 29 en ambas cadenas MSP de A. suum del dímero.

La MSP polimeriza espontáneamente tanto in vivo como in vitro a partir de dímeros en subfilamentos, filamentos, haces más grandes y redes de filamentos. [6]

Los dímeros MSP son los bloques de construcción más pequeños para estos ensamblajes, ninguno de los cuales tiene polaridad general:

  1. subfilamentos, formados por dímeros, conectados a una larga hélice. La interfase dímero-dímero dentro del único subfilamento está formada por los residuos 112-119 de dos cadenas MSP de A. suum , que producen un apareamiento antiparalelo cadena β-cadena β. La interacción es menos hidrófoba y resulta principalmente de la formación de enlaces de hidrógeno, típicamente para interfaces entre moléculas que interactúan de manera reversible.
  2. filamentos , formados por dos subfilamentos que se enrollan uno alrededor del otro. Las interacciones dímero-dímero de MSP entre dos subfilamentos adyacentes en el filamento se caracterizan por cinco interfaces, principalmente entre los residuos 78-85 y 98-103. Los aminoácidos 78-85 son parte de un bucle de superficie altamente expuesto que conecta diferentes hojas β y son divergentes entre C. elegans y A. suum . Sin embargo, el bucle que consta de 98-103 residuos está altamente conservado entre todas las isoformas en ambas especies del nematodo.
  3. fibras , macrofibras o haces, producidos por superenrollamiento de los filamentos. Los filamentos de A. suum MSP con frecuencia forman estructuras similares a cuerdas llamadas macrofibras. C. elegans MSP en su mayoría forman balsas en las que varios filamentos están dispuestos paralelos entre sí. [4]

A diferencia de la actina , MSP carece de un sitio de unión a ATP . Sin embargo, se observó que se requiere ATP para el ensamblaje del filamento MSP en la superficie de la membrana plasmática . Se sugirió que el ATP activa las proteínas de seguimiento de extremos de filamentos de MSP unidas a la membrana o sus cofactores solubles . [7]

Funciones

Motilidad de los espermatozoides

Los espermatozoides de los nematodos se mueven de forma ameboidal al extender un pseudópodo . [8] A diferencia de la motilidad de las células basadas en actina, que se basa en elementos citoesqueléticos polares como los monómeros de actina o los dímeros de tubulina , la locomoción de los espermatozoides de los nematodos se basa en un pseudópodo y un citoesqueleto construido a partir de una red de filamentos de MSP no polares. [1] [9] [10] Las dos diferencias principales entre la actina y la MSP es que la MSP no se une al ATP y la falta de polaridad en la MSP, lo que inhabilita la motilidad a través de proteínas motoras, como la miosina .

La locomoción en los nematodos ocurre por la extensión localizada del borde de ataque del pseudópodo , la unión del citoesqueleto al sustrato y la retracción de la célula. El montaje de los filamentos de MSP en el borde de ataque junto con el desmontaje en la base del pseudópodo da como resultado un movimiento de rueda de ardilla, que corresponde a la locomoción lenta de los espermatozoides de los nematodos. [11]

La motilidad de los espermatozoides de los nematodos se basa en un mecanismo de empujar y tirar que requiere dos fuerzas desencadenadas por un gradiente de pH a lo largo del pseudópodo : una fuerza protrusiva y otra fuerza de tracción. La fuerza saliente se encuentra en el borde de ataque y empuja contra la membrana celular . Esta fuerza se genera mediante la polimerización de los filamentos de MSP. Los filamentos de MSP se ensamblan en el citoplasma cerca del borde de ataque del pseudópodo a partir de los dímeros de MSP, lo que da como resultado extensiones. Estas extensiones permiten la interacción de los complejos de filamentos con los complejos circundantes, lo que da como resultado un citoesqueleto uniforme interconectado y conduce al movimiento de rastreo del citoesqueleto.. El ensamblaje del filamento MSP se desencadena por factores externos, como cambios en el pH, [12] la fosfoproteína integral de membrana (MPOP) y las proteínas del dominio MSP (MDP). [11] [13] [14]

Una fosfoproteína de membrana integral de 48 kDa , la principal proteína de organización de la polimerización de la proteína del esperma (MPOP), es el punto de partida del pseudópodo y es necesaria para la polimerización localizada asociada a la membrana de MSP. [15] Esta proteína se distribuye en vesículas a lo largo de la membrana pseudópoda. Las tirosina quinasas , que son sensibles al pH, fosforilan los residuos de tirosina de MPOP localizados en la punta del pseudópodo, dando como resultado la polimerización de los filamentos de MSP. [16] En Ascaris suum , se han identificado dos proteínas de fibra MSP (MFP), MFP1 y 2, con efectos opuestos sobre la polimerización. MFP1 inhibe y MFP2 estimula el ensamblaje de MSP. [17] Los cambios en el pH controlan y activan la polimerización de MSP a lo largo de la espermatogénesis mediante un gradiente de pH dentro del pseudópodo del espermatozoide : el ensamblaje ocurre en el borde de ataque donde el pH es alto y el desensamblaje de los filamentos ocurre en la base donde el pH disminuye. [11] La degradación de los filamentos de MSP da como resultado una fuerza de tracción en la base del pseudópodo , que a su vez empuja el citoesqueleto hacia adelante. La combinación de estas dos fuerzas es la fuerza motriz que permite la motilidad de los espermatozoides. Se requiere la unión del citoesqueleto al sustrato para generar un movimiento direccional. [18] [19]

Afectando a las células germinales femeninas

La MSP afecta a los ovocitos en dos niveles:

  1. MSP regula la maduración de los ovocitos. En C. elegans , los ovocitos detienen su ciclo meiótico en la metafase de la meiosis I, donde solo se reanuda en presencia de espermatozoides. La MSP se identificó como el factor molecular que desencadena la maduración meiótica de los ovocitos . Es secretado por los espermatozoides a través de un mecanismo de gemación vesicular y forma un gradiente de concentración extracelular. MSP se une a VAB-1, que es una proteína tirosina quinasa receptora de Eph en los ovocitos . En ausencia de MSP, el receptor VAB-1 Eph inhibe la maduración meiótica de los ovocitos.a través de la interacción con los inhibidores DAB-1 / Disabled y RAN-1. La unión de MSP previene esta inhibición y da como resultado la activación de la vía MAPK . [2] [20] [21] [22]
  2. La MSP también estimula la contracción de las células de la vaina gonadal, que es una vaina mioepitelial que rodea a los ovocitos proximales . Aumenta la tasa de contracción de 10-13 a alrededor de 19 contracciones por minuto. La importancia de estas contracciones es promover la ovulación al inducir la envoltura del ovocito por la espermateca . [23]

Homólogos

Se han identificado genes de MSP en especies de nematodos muy divergentes . Todos tienen más del 60% de identidad de secuencia . [1]

Se identificaron proteínas con similitud de secuencia limitada en especies desde plantas hasta mamíferos. Uno de los homólogos es VAP33 de Aplysia californica . [24] VAP33 es una proteína necesaria para la liberación de neurotransmisores , que se une a la sinaptobrevina / VAMP v- SNARE , asociada con la fusión de vesículas .

A pesar de sólo el 11% de similitud de secuencia, la MSP y el N-terminal de la chaperonina PapD asociada al P- pilus bacteriano comparten una alta homología estructural y topológica en sus regiones de hoja β. Tanto la MSP como la PapD pueden clasificarse en las proteínas de pliegue de inmunoglobulina de tipo s , caracterizadas por el cambio de hebra único mencionado anteriormente. [3]

Referencias

  1. ^ a b c Scott AL (noviembre de 1996). "Esperma de nematodo". Parasitol. Hoy (Ed. Regul.) . 12 (11): 425–30. doi : 10.1016 / 0169-4758 (96) 10063-6 . PMID  15275275 .
  2. ^ a b Miller MA, Nguyen VQ, Lee MH, Kosinski M, Schedl T, Caprioli RM, Greenstein D (marzo de 2001). "Una proteína del citoesqueleto de esperma que señala la ovulación y maduración meiótica de los ovocitos". Ciencia . 291 (5511): 2144–7. doi : 10.1126 / science.1057586 . PMID 11251118 . 
  3. ^ a b c Bullock TL, Roberts TM, Stewart M (octubre de 1996). "Estructura cristalina de resolución de 2,5 Å de la proteína de esperma principal móvil (MSP) de Ascaris suum". J. Mol. Biol . 263 (2): 284–96. doi : 10.1006 / jmbi.1996.0575 . PMID 8913307 . 
  4. ^ a b Haaf A, LeClaire L, Roberts G, Kent HM, Roberts TM, Stewart M, Neuhaus D (diciembre de 1998). "Estructura de la solución de la proteína de esperma principal móvil (MSP) de Ascaris suum - evidencia de dos sitios de unión de manganeso y el posible papel de los cationes divalentes en la formación de filamentos". J. Mol. Biol . 284 (5): 1611–24. doi : 10.1006 / jmbi.1998.2291 . PMID 9878374 . 
  5. ^ Baker AM, Roberts TM, Stewart M (mayo de 2002). "2.6 Una estructura cristalina de resolución de hélices de la proteína de esperma principal móvil (MSP) de Caenorhabditis elegans". J. Mol. Biol . 319 (2): 491–9. doi : 10.1016 / S0022-2836 (02) 00294-2 . PMID 12051923 . 
  6. ^ King KL, Stewart M, Roberts TM, Seavy M (abril de 1992). "Estructura y ensamblaje macromolecular de dos isoformas de la proteína principal del esperma (MSP) del espermatozoide ameboide del nematodo Ascaris suum". J. Cell Sci . 101. (Pt 4): 847–57. PMID 1527183 . 
  7. ^ Dickinson RB, Purich DL (enero de 2007). "Motilidad de los espermatozoides de nematodos: polimerización de filamentos no polares mediada por motores de seguimiento de extremos" . Biophys. J . 92 (2): 622–31. doi : 10.1529 / biophysj.106.090472 . PMC 1751402 . PMID 17056726 .  
  8. ^ Roberts TM, Stewart M (febrero de 1995). "Locomoción de espermatozoides de nematodos". Curr. Opin. Cell Biol . 7 (1): 13–7. doi : 10.1016 / 0955-0674 (95) 80039-5 . PMID 7755984 . 
  9. ^ Roberts TM, Stewart M (abril de 2000). "Actuando como actina. La dinámica del citoesqueleto de la proteína del esperma principal nematodo (msp) indica un mecanismo de empujar-tirar para la motilidad de las células ameboides" . J. Cell Biol . 149 (1): 7-12. doi : 10.1083 / jcb.149.1.7 . PMC 2175093 . PMID 10747081 .  
  10. ^ Roberts TM, Salmon ED, Stewart M (enero de 1998). "La presión hidrostática muestra que la motilidad lamelipodial en el esperma de Ascaris requiere la nucleación y elongación del filamento de la proteína del esperma principal asociada a la membrana" . J. Cell Biol . 140 (2): 367–75. doi : 10.1083 / jcb.140.2.367 . PMC 2132582 . PMID 9442112 .  
  11. ↑ a b c Bottino D, Mogilner A , Roberts T, Stewart M, Oster G (enero de 2002). "Cómo se arrastran los espermatozoides de los nematodos". J. Cell Sci . 115 (Parte 2): 367–84. PMID 11839788 . 
  12. ^ Italiano JE, Stewart M, Roberts TM (septiembre de 1999). "La despolimerización localizada del citoesqueleto de la principal proteína espermática se correlaciona con el movimiento hacia adelante del cuerpo celular en el movimiento ameboide de los espermatozoides nematodos" . J. Cell Biol . 146 (5): 1087–96. doi : 10.1083 / jcb.146.5.1087 . PMC 2169480 . PMID 10477761 .  
  13. ^ Wolgemuth CW, Miao L, Vanderlinde O, Roberts T, Oster G (abril de 2005). "La dinámica de MSP impulsa la locomoción de los espermatozoides de los nematodos" . Biophys. J . 88 (4): 2462–71. doi : 10.1529 / biophysj.104.054270 . PMC 1305345 . PMID 15665134 .  
  14. ^ Tarr DE, Scott AL (mayo de 2005). "Proteínas del dominio MSP". Tendencias Parasitol . 21 (5): 224–31. doi : 10.1016 / j.pt.2005.03.009 . PMID 15837611 . 
  15. ^ LeClaire LL, Stewart M, Roberts TM (julio de 2003). "Una fosfoproteína de membrana integral de 48 kDa orquesta la dinámica citoesquelética que genera la motilidad de las células ameboides en los espermatozoides de Ascaris" . J. Cell Sci . 116 (Pt 13): 2655–63. doi : 10.1242 / jcs.00469 . PMID 12746486 . 
  16. ^ Yi K, Buttery SM, Stewart M, Roberts TM (mayo de 2007). "Una quinasa Ser / Thr necesaria para el ensamblaje asociado a la membrana del aparato de motilidad de la proteína del esperma principal en el esperma ameboide de Ascaris" . Mol. Biol. Celular . 18 (5): 1816–25. doi : 10.1091 / mbc.E06-08-0741 . PMC 1855020 . PMID 17344482 .  
  17. ^ Buttery SM, Ekman GC, Seavy M, Stewart M, Roberts TM (diciembre de 2003). "La disección de la maquinaria de motilidad de los espermatozoides de Ascaris identifica las proteínas clave implicadas en la locomoción ameboide basada en las principales proteínas del esperma" . Mol. Biol. Celular . 14 (12): 5082–8. doi : 10.1091 / mbc.E03-04-0246 . PMC 284809 . PMID 14565983 .  
  18. ^ Miao L, Vanderlinde O, Stewart M, Roberts TM (noviembre de 2003). "Retracción en la motilidad de las células ameboides impulsada por la dinámica del citoesqueleto". Ciencia . 302 (5649): 1405–7. doi : 10.1126 / science.1089129 . PMID 14631043 . 
  19. ^ Roberts TM (marzo de 2005). "Principales proteínas de esperma" . Curr. Biol . 15 (5): R153. doi : 10.1016 / j.cub.2005.02.036 . PMID 15753021 . 
  20. ^ Govindan JA, Nadarajan S, Kim S, Starich TA, Greenstein D (julio de 2009). "La señalización de AMPc somático regula el crecimiento de ovocitos dependiente de MSP y la maduración meiótica en C. elegans" . Desarrollo . 136 (13): 2211-21. doi : 10.1242 / dev.034595 . PMC 2729340 . PMID 19502483 .  
  21. ^ Greenstein D (2005). "Control de la fecundación y maduración meiótica de los ovocitos" . Libro de gusanos : 1–12. doi : 10.1895 / wormbook.1.53.1 . PMC 4781623 . PMID 18050412 .  
  22. ^ Cheng H, Govindan JA, Greenstein D (mayo de 2008). "Tráfico regulado del receptor MSP / Eph durante la maduración meiótica de ovocitos en C. elegans" . Curr. Biol . 18 (10): 705-14. doi : 10.1016 / j.cub.2008.04.043 . PMC 2613949 . PMID 18472420 .  
  23. ^ Kuwabara PE (enero de 2003). "La principal proteína de esperma de C. elegans multifacética: un antagonista de señalización de efrina en la maduración de ovocitos" . Genes Dev . 17 (2): 155–61. doi : 10.1101 / gad.1061103 . PMID 12533505 . 
  24. ^ Skehel PA, Martin KC, Kandel ER, Bartsch D (septiembre de 1995). "Una proteína de unión a VAMP de Aplysia necesaria para la liberación de neurotransmisores". Ciencia . 269 (5230): 1580–3. doi : 10.1126 / science.7667638 . PMID 7667638 . 
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