Sperm Acrosome Biogenesis and Function During Fertilization

در دهه‌های گذشته، اگزوسیتوز آکروزومی (که "واکنش آکروزوم" نیز نامیده می‌شود) به عنوان نقش اساسی در لقاح شناخته شده است. ترشح این گرانول یک نیاز مطلق برای لقاح فیزیولوژیکی است. در سال‌های اخیر، مطالعه اگزوسیتوز آکروزومی پستانداران، پیشرفت‌های عمده‌ای را به همراه داشته است که پارادایم‌های قدیمی و کلی در این زمینه را به چالش می‌کشد. اساساً، این ایده که اسپرم باید آکروزوم سالم باشد تا به زونا شفاف تخم‌های بارور نشده متصل شود، که عمدتاً بر اساس مطالعات لقاح آزمایشگاهی تخمک‌های موش برهنه شده از کومولوس اوفوروس است، با آزمایش‌هایی که با استفاده از آخرین فن‌آوری‌ها انجام می‌شود، ابطال شده است. تصویربرداری از تخمک‌های دست‌نخورده کومولوس و آزمایش‌های لقاح که در آن تخم‌ها توسط اسپرم‌های واکنش‌دهنده آکروزوم بازیابی شده از فضای پری‌ویتلین زیگوت‌ها دوباره تلقیح شدند. از نقطه نظر مولکولی، اگزوسیتوز آکروزوم یک فرآیند هماهنگ و کاملاً تنظیم شده است که توسط مکانیسم‌های مولکولی همولوگ با آنچه در ترشحات سلول‌های عصبی غدد گزارش شده است، واسطه می‌شود. نویسندگان با تمرکز بر تعداد محدودی از موضوعات مهم که برای درک مکانیسم‌های مولکولی حاکم بر این مرحله در فرآیند لقاح ضروری هستند، دیدگاه گسترده‌تری ارائه می‌دهند. آنها همچنین در مورد جنبه های مولکولی مانند مسیرهای سیگنال دهی منجر به اگزوسیتوز، از جمله مشارکت کانال های یونی، لیپیدها، پروتئین های ماشین همجوشی و اسکلت سلولی اکتین و همچنین جنبه های سلولی مانند محل اگزوسیتوز آکروزومی و استفاده از ژن های دستکاری شده بحث می کنند. حیوانات برای مطالعه این فرآیند.

Over the last decades, acrosomal exocytosis (also called the “acrosome reaction”) has been recognized as playing an essential role in fertilization. Secretion of this granule is an absolute requirement for physiological fertilization. In recent years, the study of mammalian acrosomal exocytosis has yielded some major advances that challenge the long-held, general paradigms in the field. Principally, the idea that sperm must be acrosome-intact to bind to the zona pellucida of unfertilized eggs, based largely on in vitro fertilization studies of mouse oocytes denuded of the cumulus oophorus, has been overturned by experiments using state-of-the-art imaging of cumulus-intact oocytes and fertilization experiments where eggs were reinseminated by acrosome-reacted sperm recovered from the perivitelline space of zygotes. From a molecular point of view, acrosome exocytosis is a synchronized and tightly regulated process mediated by molecular mechanisms that are homologous to those reported in neuroendocrinal cell secretions. The authors provide a broader perspective, focusing on a limited number of important topics that are essential for understanding the molecular mechanisms governing this step in the fertilization process. They also discuss molecular aspects such as the signaling pathways leading to exocytosis, including the participation of ion channels, lipids, the fusion machinery proteins and the actin cytoskeleton as well as cellular aspects such as the site of acrosomal exocytosis and the use of gene-manipulated animals to study this process.