Последнее обновление: 01/26/2025 06:56:17  Меню и поиск на этом сайте   ЗДЕСЬ  Дополнительная информация   ЗДЕСЬ!!
WMZ: Z191701361450
WMR: R209318204033


Без рекламы только Браузер Uran (скачать )
   Посещений:
Оплодотворение

Распознавание Спермием Яйца

Reassessing the molecular biology of sperm-egg recognition with mouse genetics
J. Dean (jurrien@helix.nih.gov
BioEssays V.26, # 1, P. 29-38, 2004




Рис.1.
 |  Fertilization and the zona pellucida. A: Fertilization takes place in the ampulla of the oviduct where sperm encounter ovulated eggs. The binding of sperm to the zona pelluckfa triggers the exocytosis of the acrosomal contents, an apparent prerequisite for fertilization. The sperm then penetrates through the zona matrix, enters into the periviteliine space and fuses with the plasma membrane. This event triggers the cortical granule reaction in which periphery cortical granules fuse with the plasma membrane and discharge their contents Into the periviteltine space. Although mechanistically obscure, these events lead to a potent block to poryspermy within the zona pellucida and at the plasma membrane. B: Schematic representation of mouse ZP1 (623 amino acids), ZP2 (713 amino adds) and ZP3 (424 amino acids). All three proteins have a N-terminal signal peptide (21 -34 amino acids) and a transmembrane domain (22-26 amino acids) near their carboxyt termini. Upstream of the transmembrane domain must tie a proteotytic cleavage site to ensure the release of the ectodomain for participation in the extracellular zona pellucida matrix. ZP2 is cleaved near its N terminus following fertilization, but the two fragments remain covalentfy attached via a dtsutftde bond. All three zona proteins contain a 260 amino add signature 'zona domain' with eight conserved cysteine residues.


Рис.2.
 |  All three zona pellucida proteins (ZP1, ZP2, ZP3) have a signal peptide to direct them into a secretory path and a transmembrane domain from which an ectodomain must be released to participate in the zona matrix via a wed conserved *zona domain'. Null mutations of the mouse zona genes indicate that a zona matrix can be formed with either ZP2 and ZP3 or with ZP1 and ZP3. The thinness of the ZP1/ZP3 matrix may refled limiting armnints of ZP1 protein. Top: The model of the normal matrix suggests that the observed filamentous structures in the zona pellucida are composed of the zona proteins that interact via their zona domains and that these filaments are cross-linked by the N-terminal domains of ZP1 and ZP2. Only ZP1 forms intermolecuiar disulfide bonds (as a homodimer) and may provide structural integrity disproportionate to its limited mass in the zona matrix. Bottom: In the absence of ZP1 (Zp 1 null), a matrix is still formed, but is compromised without the disulfide cross-linking of ZP1. In the absence of ZP2 (Zp2 null), the relative paucity of ZP1 becomes limiting and only a thin zona is formed. Mice lacking ZP3 (Zp3 null) are unable to form either ZP1/ZP3 or ZP2/ZP3 building blocks and no zona matrix is visible (lower).

Оплодотворение у мышей происходит в ampulla яйцеводов, где относительно небольшое количество спермиев наталкиваетя на овулировшую яйцеелетку внедряется в cumulus массу (матрикс из гиалуровновой кислоты, скрепляющий кумулюсные клетки) (1).Спермии, созревшие при прохождении череж денский репродуктивный тракт, проникают в cumulus и присоединяются к внеклеточной зоне пллюцида, окружающей яйцо (Рис. 1А)(2). РН-20, glycosylphosphatidylinositol-anchored hyaluronidase, на поверхнвости спермия участвует в этом процессе (3). Однако, мыши, лишенные РН-20 имеют нормальную плодовитость in vivo , хотя проникновение спермиев задерживается, это вызывает снижение скорости оплодотворения in vitro (4). Д. существовать дополнительная гиалуронидаза, которая компенсирует отсутствие РН-20 (5).
Хотя межвидовое оплодотворение исключено у млекопитающих, но всё же имеется некоторая специфичность в связывании спермиев. Человеческиеспермии особенно разборчивы и не соединяются с мартиксом зоны, окружающим мышинные яйцеклетки (6). Инициальное связывание запускается акросомной реакцией, при которой лозосомно-подобная структура на передней части головки спермия разъедается и высвобождаются разичные компоненты, включая acrosin, протеолитический фермент. Хотя считается, что литическая активность акрозина облегчает проникновение в зону пеллюцида, однако мыши лишенные этого энзима остаются фертильными (7), поэтому его физиологическая роль м.б. связана с дисперсией содержимого акросомы (8). После прохождения через зону пеллюцида единственный спермий обычно сливается яйцевой плазматической (вителлиновой) мембраной, чтобы оплодтворить яйцеклетку. Вскоре после этого кортикальные гранулы локализованные в кортексе яйца сливаются с вителлиновой мембраной и высвобождают своё содержимое в превителлиновое пространство. Компоненты одной или нескольких кортикальных гранул, как полагают, модифицируют зону пеллюцида так, что она становится рефрактерной к связыванию и/или проникновению др. спермиев (9). Кроме того, имеется блок полиспермии и в вителлиновой мембране, который наступает после оплодотворния и, по-видимому, не зависим от разрядки кортикальных гранул (2,10). Ранний эмбрион остаётся заключенным в зоне пеллюцида, когда он перемещается по овидукту перед имплантацией в полость матки. Очевидно, что зона пеллюцида играет жизненно важную роль в оплодтворении, в блокировании полиспермии после оплодотворения и в защите преимплантационного эмбриона.

Formation of the zona pellucida


В течение нескольких дней после возникновения индивидуальные мышиные ооциты окружаются 6-8 уплощёнными гранулёзными клетками и заключаются в тонкую базальную ламину (11). Такие примордиальные фолликулы представляют собой полный набор зародышевых клеток, используемый самками мышей в течение всей репродуктивной жизни. Матрикс внеклеточной зоны пеллюцида образуется между ооцитом и самыми внутреннмим слоем гранулёзных клеток (12) и это первый признак вступления ооцитов в фазу роста фолликулогенеза. Т.к. зародышевые клетки вырастают до 80 µm, то толщина матрикса увеличивается до 7 µm. Прозрачная зона у мышей состоит из трёх сульфатированных гликопротеинов, ZP1, ZP2 и ZP3 (13), которые кодируются одиночными копиями огенов, локализованных соотв., на 19, 7 и 5 хромосомах (14,15) FIGα, bHLH транскрипционный фактор критический для формирования первичного фолликула, важен также для экспрессии генов прозрачной зоны. FIGα связывается в качестве гетеродимера с Е12 (почти повсеместным bHLH фактором) с его Е-box (CANNTG), локализованным примерно на 200 п.н. выше места старта транскрипции Zp1, Zp2, Zp3 (16,17). Мыши, лишенные FIGα не накапливают транскрипты Zp1, Zp2, Zp3, это согласуется с моделью, согласно которой FIGα модулирует скоординированную ооцит-специфическую экспрессию генов прозрачной зоны (18). Определенно ген FIGα недостаточен для экспрессии этих генов, т.к. эктопическая экспрессия FIGα и Е12 в гетерологических клетках не активирует эндогенных zona генов. Т.о.. дополнительные факторы или модификации структуры хроматина необходимы для соотв. онтогенетической экспрессии Zp1, Zp2, Zp3. Эти 3 гена экспрессируются ооцитами и хотя транскрипты ZP2 обнаруживаются обнаруживаются самое раннее на ст. E18 матрикс венклеточной зоны невидим вплоть до рождения. Обычно 3 zona транскрипта накапливаются скоординированно во время роста ооцита, при этом ZP2 и ZP3 присутствуют примерно в одинаковых количествах и в 4 раза большем, чем ZP1 (19). Белки ZP1, ZP2, ZP3 состоят из 623, 713 и 424 аминокислот, соотв. (Рис. 1В), их первичная структура была дедуцирована из кДНК (19-21). Каждый белок зоны имеет N-терминальный сигнальный пептид и трансмембранный домен вблизи своего С-конца выше которого канонический zona домен в 260 аминокислот с 8 законсерсированными цистеиновыми остатками (22), участвующими в полимеризации матрикса (23). Во время их биосинтеза внутри ооцита каждый zona белок пост-трансляционно гликозилируется и зрелые сульфатированные гликопротеины секретируются и включаются во внеклеточный матрикс с мол. массой от 180-200 (ZP1) до 120-140 (ZP2) и 83 (ZP3) кДа (13, 24). Роль трансмембранного домена во внутриклеточном переносе и в свборке матрикса зоны до конца неясна (25). Zona белки хорошо законсервированы среди позвоночных, а сайт расщепления потенциального пропротеина конвертазой (furin) присутствует в большинстве zona белков (26-28), но неожиданно оказался не нужным для высвобождения эктодомена ZP3 от своего трансмембранного домена (29-31). Анализ пост-трансляционного процессинга нативной зоны пеллюцида и dibasic мотивов, отдельных от, но внутри сайта конвертазы пропротеина, идентифицировал как С концы в каждом из трёх мышиных белков (32).
Хотя белка ZP1 меньше он м. осуществлять непропорциональную стуркутрную интеграцию матрикса благодаря своей способности формировать дисульфидные связи между молекулами. Мыши, лишенные ZP1 (33) имеют аномальный зональный матрикс, который выглядит более рыхлым, чем в норме (Рис. 2А). Отсутвие или ZP2 (34) или ZP3 (35, 36) оказывает более выраженный эффект на структуру зоны пеллюцида. Первоначально Zp2 нулевые мыши образуют тонкую прозрачную зону, окружающую растущии ооциты, которая состоит из ZP1 и ZP3. Однако, такой матрикс не в состоянии проходить antral стадию фолликулогеназа и овулировавшие яйцеклетки лишены зоны. Zp3 нулевые мыши имеют более тяжелый фенотип. Они никогда не образуюдт видимой зоны в растущих фолликулах, хотя белки ZP1 и ZP2 экспрессируются (35). Т.о., хотя нормальная прозрачная зона представлена всеми тремя белками, матрикс зоны м.б. сформирован или ZP1/ZP3 или ZP2/ZP3 (Рис. 2В)(33,34). Ломкость ZP1/ZP3 матрикса м. отражать относительную слабость межбелковых взаимодействий между ZP1 и ZP3 или недостаточные количества ZP1. Эти данные указывают, что двух белков зоны достаточно для формирования матрикса зоны. Вторичная структура 'zona domain', предопределяемая с помощью дисульфидных мостиков отличается у ZP2 (и вообще-то у ZP1) по сравнепию с ZP3 и м. объяснить конкуренцию ZP1/ZP3 и ZP2/ZP3, если zona домен каждого класса необходим для полимеризации (32).
Среди немногих растущих Zp1 нулевых фолликулов обнаруживается эктопическая локализация кластеров гранулёзных клеток в превителлиновом пространстве между плазматической мембраной яйца и прозрачной зоной (Рис. 2А) (33). Является ли это отражением способности гранулёзных клеток проникать через матрикс зоны, лишенный ZP1 перекрёстных связей или захват гранулёзных клеток с помощью аберантно расположенного матрикса зоны, неясно. Инициальные стадии фолликулогенеза и у Zp2 и у Zp3 мышей , по-видимоу, нормальны, но когда образуется antrum в центре фолликула, то происходит существенное снижение количесива фолликулов на поздней стадии (34). Формируются oophorus-cumulus комплексы в преовуляционных фолликулах сильно дизорганизованные с дырками, если вообще происходит ассоциация лишенных зоны зародышевых клеток с окружающими кумулюсными клетками. По сравнению с нормой менее 10% яиц обнаруживается в яйцеводах после гормональной стимуляции и стерильность Zp2 и Zp3 нулевых самок и м.б. связана с малочисленностью яиц и их быстрой абсорбцией эпителиальной выстилкой яйцеводов. Лишенные прозрачной зоны яйцеклетки ломки из-за их взаимодействия с гранулёзными клетками во время оогенеза, это м. объяснить наблюдаемую у них потерю онтогенетической компетентности.

Sperm-egg recognition


Основные усилия были сконцентрированы на на идентификации адгезивных молекул, присутсвующих в матриксе зоны на на поверхности спермиев. Однако, оказалось трудным создать in vitro систему для отражения аккуратных взаимодействий компонентов клеточной поверхности (головки спермия) с мультикомпонентным, нерастворимым матриксом (zona pellucida). В зависимости от вида позвоночных гомологи ZP1, ZP2 и ZP3 были описаны как играющие критическую роль в связывании спермиев (37-40). Способность спермиев соединяться с зоной пеллюцида у мышей без ZP1 исключает этот глюкопротеин из кандидатов на роль адгезивной молекуля для спермиев (33), хотя он м. облегчать связывание спермия косвенно, как это наблюдается у др. млекопитающих (41). И ZP2 и ZP3 являются "рецепторами" спермиев у мышей (42), а первичная "рецепторная" активность ZP3 приписывается О-сцепленным боковым цепочкам олигосахаридов, прикрепленных к сериновым остаткам в положении 332 и 334 (43,44). Предполагается модель, согласно которой в процессе оплодотворения чувствительные олигосахариды ZP3 гликана высвобождаются с помощью гликозидазы, выгружается в превителлиновое пространство во время экзоцитоза кортикальных гранул. Два терминальных остатка сахаров (α1,3 galactose и N-acetylglucosamine) считаются медиаторами связывания спермиев у мышей (45, 46), но это не подтверждено на генетически изменённых мышах (47-50). Кроме того, положение О-гликана или в Ser332 или в Ser334 не выявляется с помощью микромасштабной масс спектрометрии нативной зоны пеллюцида у мышей (32), а мутантные ZP3 (Ser332→ Gly332; Ser334→Ala334) трансгенные мыши, лишенные сайта сцепления для соотв. О-гликанов, остаются фертильными (51), хотя о существовании репродуктивного фитнесса у Zp3 нулевых мутантов не сообщалось. Альтернативное объяснение этих данных м. отражать описанную способность растворимого ZP3 запускать акросомную реакцию и наблюдение, что спермий в состоянии акросомной реакции не связан с зоной пелюцида (52). Однако, это не объясняет наблюдений, что ZP3 глюкопептиды ингибируют связывание спермиев (43), но не индуцируют акросомную реакцию (53,54). Возможно, что тестирование белков растворимой зоны неадекватно для молекулярных основ взаимодействий поверхностных белков спермиев с нерастворимым матриксом прозрачной зоны.
Широко распространённое мнение, что мышиные спермии соединяются исключительно со специфическими боковыми цепочками олигосахаридов, также не подтверждается недавними генетическими данными. В ходе оплодотворения периферические локализованные кортикальные гранулы обычно сливаются с плазматической мембраной ооцита и изливают своё содержимое в превителлиновое пространство. Предполагается, что как минимум протеаза активирует эффект расщепления ZP2 у эмбрионов мышей (55) и людей (56) и высвобождает др. энзимы, включая глюкозидазы. У мышей с химерной человек-мышь зоной пеллюцида, содержащей человеческий ZP2, экзоцитоз кортикальных гранул происходит, но мышиные спермии остаются связанными (57). Это наблюдаение (Рис. 3В) трудно согласовать со специфическим для зоны пеллюцида гликаном, играющим первичную роль в адгезии спермиев. Т.е. если мышиный спермий соединяется с "очеловеченной" зона пеллюцида благодаря специфичному для мышей гликозилированию, то тогда олисахаридная боковая цепочка д. высвобождаться с помощью реакции кортикальных гранул, чтобы объяснить обычное отсутствие связывания спермиев после оплодотворения. Хотя структура "очеловеченной" прозрачной зоны м. отличаться от нормальной, однако трудно усмотреть специфицируемый мышью гликан, который был бы доступен для персистентного связывания спермиев после оплодотворения, он всё ещё недоступен для высвобождения с помощью гликозидазы кортикальных гранул (Рис. 4А).
Наконец, эти генетические данные не подтверждают первенства любого из индивидуальных белков зоны в обеспечении таксон-специфичного связывания спермиев. ZP1 несущественен, т.к. Zp1 нулевые мыши формирую прозрачную зону из ZP2 и ZP3 и остаются плодовитыми, хотя плодовитость и снижена (33). Мыши, лишенные ZP2 или ZP3 (Zp2 и Zp3 нулевые мыши) не формируют матрикса зоны вокруг овулирующего яйца. Однако, специфичность связывания спермиев достигается у huZP2 (57) и huZP3 (58) восстановленных мышей, у которых гомологичные белки человека замещают эндогенные белки мышиной прозрачной зоны. Обычно спермии человека не соединяются с мышиной зона пеллюцида (6) и поэтому разумно предположить, что если или ZP2 или ZP3 являюется первичными "рецепторами спермиев", то спермии человека д. соединяться с химерной зоной человек-мышь. Однако, спермии человека не соединяются с "очеловеченной" прозрачной зоной, не смотря на присутствие человеческого ZP2 или ZP3 или обоих (Рис. 3А). Еще более неожиданно, что мышиные спермии соединяются с матриксом "очеловеченной" зонs? несмотря на отсутствие мышинного ZP2 или ZP3 или обоих и такие генетически изменённые мыши фертильны. Т.о., не существует одного белка зоны пеллюцида мыши облигаторного для таксон-специфического связывания спермиев.
Подтверждается альтернативная модель связывания спермиев, базирующаяся на супрамолекулярной структуре прозрачной зоны, обеспечиваемой более чем одним белком зоны (57). Спермии мыши соединяются с "очеловеченной" прозрачной зоной и оплодотворяют овулированные яйцеклетки. В присутствии ZP2 человека связывание спермиев сохраняется у ранних эмбрионов несмотря на экзоцитоз кортикальных гранул (Рис. 3D). Это кажущееся сохранение структуры пре-фертилизационной зоны пеллюцида у ранних эмбрионов коррелирует с нерасщепленным ZP2 человека. Эти данные согласуются с моделью, в которой связывание спермия в прозрачной зоне зависит от формируемого трехмерного матрикса с помощью белков зоны. ZP2 и ZP3 необходимы для формирования матрикса, это подтверждается связыванием спермиев, но учитывая фертильность Zp1 нулевых мышей, м. б. необязателен. Вследствие оплодотворения простое расщепление ZP2 м. изменить трехмерную структуру матрикса зоны так, что спермий не м. больше удерживаться (Рис. 4В). Хотя и не предотвращена, но в этой гипотезе нет нужды в предположении потери постоянной части зоны (белка или олигосаридных боковых цепочек). Сайт расщпления ZP2 молекулярно определен у мышей и Xenopus laevis как дву-кислотный мотив (59,60), по-видимому, прекрасно законсервированный в ZP2 мышей и людей, поэтому непонятно. почему ZP2 человека остаётся нерасщепленным в химерной прозрачной зоне. Или последовательности, окружающие этот сайт в ZP2 человека отличаются существенно от таковой у мышей, что делает мышиную протеазу нефункциональной, или сайт расщепления скрыт из-за изменённой супрамолекулярной структуры химерного матрикса зоны пеллюцида мышь-человек.
Фенотип трёх отдельных нулевых мутантов спермий-специфических генов также м. вносить вклад в понимание молекулярных основ взаимодействий спермиев с прозрачной зоной. Хотя ни одна из этих мутаций не затрагивает морфологии или подвижности спермиев , все они обнаруживают отсутствие способности соединяться с прозрачной зоной (61-63). Каждый мутантный ген кодирует интегральный мембранный белок. Calmegin, член семейства calnexin из хаперонов эндоплазматического ретикулёма, обычно не присутствует в нормальрных зрелых спермиях (64), а два др., β-fertilin и cyritestin, члены семейства ADAM металлопротеаз (65). Каждая нулевая мутация имеет сложный и до некоторой степени отличный фенотип,но все они обнаруживают неспособность соединяться с матриксом хзоны. Хотя две маталлопротеазы поверхности спермия непосредственно участвуют в соединении спермиев с прозрачной зоной, кажется наиболее вероятным, что все 3 белка важны для правильного процессинга одного или более белков поврехности спермиев (3). Эти генетические линии м. б. использованы для идентификации определенных макромолекул, участвующих во взаимодействиях спермий-яйцо.

Block to polyspermy


После обычного оплодотворения у мышей происходят два мощных блока полиспермии: вителолиновая мембрана яйца становится непроницаемой для спермиев и дополнительные сермии больше не соединяются или не проникают в прозрачную зону (29). Молекулярные основы первого неясны (10, 66), а последний связан с реакцией кортикальных гранул яйца (67). Неизвестно, необходима ли для блока ферментативная модификация прозрачной зоны (55,68) или наложение физического барьера (69,70).
Присутствие только двух пронуклеусов в одноклеточном эмбрионе, достидение двуклеточной стадии in vitro и рождение живых мышат указывает на эффективность блока полиспермии у уже упоминавшихся huZP2 и huZP2/huZP3 восстановленных эмбрионов. Даже если спермии остаются связанными и после оплодотворения, отсутствие добавочных спермиев в превителлиновом пространстве указывает на то, что, по крайней мере, частично блок обеспечивается прозрачной зоной. Единственным документированным изменением прозрачной зоны, которое коррелирует по времени с блоком зоны у мышей и людей, является расщепление ZP2, которое даёт N-терминальный пептид (~ в 30 кДа), который остаётся ковалентно связанным с родительским фрагментом с помощью дисульфидных мостиков (55,56). Однако, это расщепление, по-видимому, не нужно для предупреджения пенетрации спермиев в "очеловеченную" прозрачную зону, содержащую ZP2 человека и если это будет и у нормальных мышей, то необходимо будет рассмтривать дополнительные механизмы блокирования проникновения спермиев в матрикс зоны. Хотя плодовитость и снижена, но присутствие двуклеточных эмбрионов и живых мышат от huZP2 и huZP2/huZP3 самок указывает на то, что интегральность плазматической мембраны достаточна для предупреждения полиспермии.

Taxon-specific sperm binding


Необходимо корректное соответствие супрамолекулярных структур обеих гамет. Хотя белки зоны мышей и людей хорошо законсервированы, они отличаются существенно своим пост-трансляционным гликозилированием, которое д. влиять на плотную упаковку матрикса зоны, степень гидратации или некоторые др. аспекты супрамолекулярной структуры. Гаметы самцов также отличаются. Спермии мышей значительно длиннее, чем спермии человека (~125 и ~60µm, соотв.), отличаются и морфологией головок (серповидная и лопатовидная, соотв.), а перфоратор, обнаруживаемый у мышей, отсутствует в спермиях людей.
Отсутствие связывания спермиев человека с huZP2/huZP3 восстановленными мышыными зонами говорит о том, что белки ZP2 и ZP3 человека недостаточны для поддержания связывания спермиев человека, необходимы добавочные белки. Первичная структура трёх белков зоны пеллюцида человека выведена из кДНК (71-73). Мышиный ZP1 (623 аминокислоты) и человеческий ZPB (540 аминокислот) законсервированы (53% сходных, 42% идентичных аминокислот), у остальных консервация ещё выше (19). Хотя сохранение плодовитости у Zp1 нулевых мышей указывает на то, что ZP1 мышей не обязателен для связывания спермиев мыши, различия между ZP1 мыши и ZPB человека м. накладывать отпечаток на трехмерную структуру матрикса зоны, так что он м. оказаться критическим для распознавания спермиев таксон-специфическим образом. Сходным образом персистенция связывания мышиных спермиев с "очеловеченной" зоной пеллюцида (moZP1, huZP2, huZP3) после оплодотворения м. отражать структурны потребности, чтобы все три белка зоны происходили из одного и того же вида для эффективного расщеплния ZP2 и блока связывания спермиев после оплодотворения. Эта гипотеза м.б. проверена экспериментально по экспрессии ZPB человека на мышином Zp1 нулевом фоне и по восстановленным мышам c тройными человечксими белками ZPB/ZP2/ZP3 для тестирования связывания спермиев и плодовитости.
Имеются также доказательства существования четвертого белка в зоне пеллюцида человека. Данные скомпллированные из Human Genome Project идентифицируют потерциальный ZP1 ген человека, кодирующий 638 аминокислот, сходный по размеру и более гомологичный гену ZP1 мыши (623 аминокислоты и 67% идентичных аминокислот)(74). Хотя присутствие транскриптов в человеческой базе данных EST указывает на то, что ген ZP1 транскрибируется (семенники, головной мозг, почки)не выявлена экспрессия его ни в ооцитах, ни в яичниках. Вполне возможно, что ZP1 человека участвует с связывании спермиев человека в содружестве с др. белками зоны. Если это верно, то это д. согласоваться с более ранними наблюдениями, что спермии человек (нуждающиеся и в ZP1 и ZPB) не м. связываться с мышиными яйцеклетками, но мышиный спермии (не нуждающиеся ни в том ни в др.) соединяются с яйцеклетками человека (6).

Cleavage-stage development


Одноклеточные зиготы и ранние эмионы остаются окружёнными прозрачной зоной во время транспорта по яйцеводам, пока не будет достигнута стадия бластоциста, тогад эмбрион покидает матрикс и имплантируется в стенку матки. Лишенные зоны пеллюцида эмбрионs из-за отсутствия ZP2 или ZP3 ? а также ранние эмбрионы, у которых зона была удалена ферментативно, неспособны перемещаться по яйцеводам (75, 76). Более слабый фенотип наблюдается у самок мыши с отсутствием ZP1 (33). Меньший прогресс до двухклеточной стадии связан с преждевременным вылуплением из структурно аномальной прозрачной зоны. С этим связано снижение плодовитости Т.о., структурно интактная зона пеллюцида неоходима для успешного завершеения ранних стадий дробления in vivo.

Conclusion


The establishment of mouse models lacking proteins implicated in fertilization have prompted re-evaluation of the molecular basis of sperm-egg interactions in mammals. For example, sperm without a hyaluronidase (PH-20) or a proteolytic enzyme (acrosin) considered important for penetration of egg investments are fertile and sperm lacking specific ADAM proteins implicated in sperm-egg fusion (cyritestin, β-fertilin) can fuse, but are unable to bind to the zona pellucida. Additionally, recent transgenic mouse models question accepted roles of ZP2 and ZP3 as 'sperm receptors' in fertilization. No single mouse zona pellucida protein appears mandatory for taxon-specific sperm binding (i.e., moZp1 null, huZP2 rescue, and huZP3 rescue mice are fertile) and the replacement of endogenous mouse proteins with human ZP2 and ZP3 is not sufficient to support human sperm binding. Furthermore, persistent, post-fertilization mouse sperm binding to 'humanized' zonae pellucidae indicates that binding is not dependent on post-translational modifications of zona proteins that are removed or inactivated by the cortical granule reaction. These, and other biochemical data do not support the widely accepted model of sperm binding to O-glycans on mouse ZP3. Bather, intact ZP2 in the humanized1 zona pellucida matrix may preserve a pre-ferttlization supramoie-cuiar structure that supports continued mouse sperm binding. Extrapolation of these observations to normal fertilization suggests that cleavage of ZP2 is the major determinant of three dimensional structures that regulates whether mouse sperm can (uncleaved ZP2) or cannot (cleaved ZP2) bind to the mouse zona pellucida. The absence of supplemental sperm within the confines of the 'humanized1 zona pellucida implies that sperm binding and an effective zona block to sperm penetration may be mechanistically independent. If the supramolecular structure defines the specificity of sperm binding, the presence of additional human proteins may be required for human sperm binding. Further investigations wttl be required to define the protein and/or carbohydrate domains required for sperm binding to the zona pellucida.

→ | K титульной странице | K оригиналам в pdf- и html-формате
Посещений:

Сайт создан в системе uCoz