Published November 22, 2019 | Version v1
Publication Metadata-only

Pleiotropic effects of alpha-SNAP M105I mutation on oocyte biology: ultrastructural and cellular changes that adversely affect female fertility in mice

Creators

  • 1. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza
  • 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 3. National University of Cuyo
  • 4. Austral University of Chile

Description

Abstract After sperm-oocyte fusion, cortical granules (CGs) located in oocyte cortex undergo exocytosis and their content is released into the perivitelline space to avoid polyspermy. Thus, cortical granule exocytosis (CGE) is a key process for fertilization success. We have demonstrated that alpha-SNAP -and its functional partner NSF- mediate fusion of CGs with the plasma membrane in mouse oocytes. Here, we examined at cellular and ultrastructural level oocytes from hyh (hydrocephalus with hop gait) mice, which present a missense mutation in the Napa gene that results in the substitution of methionine for isoleucine at position 105 (M105I) of alpha-SNAP. Mutated alpha-SNAP was mislocalized in hyh oocytes while NSF expression increased during oocyte maturation. Staining of CGs showed that 9.8% of hyh oocytes had abnormal localization of CGs and oval shape. Functional tests showed that CGE was impaired in hyh oocytes. Interestingly, in vitro fertilization assays showed a decreased fertilization rate for hyh oocytes. Furthermore, fertilized hyh oocytes presented an increased polyspermy rate compared to wild type ones. At ultrastructural level, hyh oocytes showed small mitochondria and a striking accumulation and secretion of degradative structures. Our findings demonstrate the negative effects of alpha-SNAP M105 mutation on oocyte biology and further confirm the relevance of alpha-SNAP in female fertility.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة بعد اندماج الحيوانات المنوية والبويضة، تخضع الحبيبات القشرية (CGS) الموجودة في قشرة البويضة لإخراج الخلايا ويتم إطلاق محتواها في الحيز المحيط بالمحيج لتجنب تعدد الحيوانات المنوية. وبالتالي، فإن إخراج الحبيبات القشرية (CGE) هو عملية رئيسية لنجاح الإخصاب. لقد أثبتنا أن alpha - SNAP - وشريكها الوظيفي NSF - يتوسطان اندماج CGs مع غشاء البلازما في بويضات الفأر. هنا، قمنا بفحص البويضات على المستوى الخلوي وفوق البنيوي من فئران hyh (استسقاء الرأس مع مشية القفز)، والتي تقدم طفرة خاطئة في جين NAPA تؤدي إلى استبدال الميثيونين بالإيزوليوسين في الموضع 105 (M105I) من ألفا SNAP. تم تحديد موقع alpha - SNAP المتحولة بشكل خاطئ في البويضات الخبيثة بينما زاد تعبير NSF أثناء نضج البويضة. أظهر تلطيخ CGs أن 9.8 ٪ من بويضات hyh لديها توطين غير طبيعي لـ CGs والشكل البيضاوي. أظهرت الاختبارات الوظيفية أن CGE كان ضعيفًا في بويضات البويضة. ومن المثير للاهتمام أن فحوصات الإخصاب في المختبر أظهرت انخفاض معدل إخصاب البويضات. علاوة على ذلك، أظهرت البويضات المخصبة زيادة في معدل تعدد الحيوانات المنوية مقارنة بالبويضات البرية. على مستوى البنية التحتية الفائقة، أظهرت بويضات هيه ميتوكوندريا صغيرة وتراكمًا وإفرازًا مذهلين للهياكل المتحللة. توضح النتائج التي توصلنا إليها الآثار السلبية لطفرة ألفا- SNAP M105 على بيولوجيا البويضات وتؤكد كذلك أهمية ألفا- SNAP في خصوبة الإناث.

Translated Description (French)

Résumé Après la fusion spermatozoïde-oocyte, les granules corticaux (CG) situés dans le cortex ovocytaire subissent une exocytose et leur contenu est libéré dans l'espace périvitellin pour éviter la polyspermie. Ainsi, l'exocytose corticale des granules (ECG) est un processus clé pour le succès de la fécondation. Nous avons démontré que l'alpha-SNAP - et son partenaire fonctionnel NSF - médient la fusion des CG avec la membrane plasmique dans les ovocytes de souris. Ici, nous avons examiné au niveau cellulaire et ultrastructural des ovocytes de souris hyh (hydrocéphalie à allure de houblon), qui présentent une mutation faux-sens dans le gène Napa qui entraîne la substitution de la méthionine à l'isoleucine en position 105 (M105I) de l'alpha-SNAP. L'alpha-SNAP muté a été mal localisé dans les ovocytes hyh tandis que l'expression de NSF a augmenté pendant la maturation des ovocytes. La coloration des CG a montré que 9,8% des ovocytes hyh avaient une localisation anormale des CG et une forme ovale. Des tests fonctionnels ont montré que la CGE était altérée dans les ovocytes hyh. Fait intéressant, les tests de fécondation in vitro ont montré une diminution du taux de fécondation des ovocytes hyh. De plus, les ovocytes hyh fécondés présentaient un taux de polyspermie accru par rapport aux ovocytes de type sauvage. Au niveau ultrastructural, les ovocytes hyh ont montré de petites mitochondries et une accumulation et une sécrétion frappantes de structures dégradantes. Nos résultats démontrent les effets négatifs de la mutation alpha-SNAP M105 sur la biologie des ovocytes et confirment en outre la pertinence de l'alpha-SNAP dans la fertilité féminine.

Translated Description (Spanish)

Resumen Después de la fusión espermatozoide-ovocito, los gránulos corticales (CG) ubicados en la corteza ovocitaria sufren exocitosis y su contenido se libera en el espacio perivitelino para evitar la polispermia. Por lo tanto, la exocitosis de gránulos corticales (CGE) es un proceso clave para el éxito de la fertilización. Hemos demostrado que alfa-SNAP -y su compañero funcional NSF- median la fusión de CG con la membrana plasmática en ovocitos de ratón. Aquí, examinamos a nivel celular y ultraestructural ovocitos de ratones hyh (hidrocefalia con marcha de lúpulo), que presentan una mutación sin sentido en el gen Napa que resulta en la sustitución de metionina por isoleucina en la posición 105 (M105I) de alfa-SNAP. La alfa-SNAP mutada se localizó erróneamente en los ovocitos hyh mientras que la expresión de NSF aumentó durante la maduración de los ovocitos. La tinción de CG mostró que el 9.8% de los ovocitos hyh tenían una localización anormal de CG y forma ovalada. Las pruebas funcionales mostraron que el CGE estaba alterado en los ovocitos hyh. Curiosamente, los ensayos de fertilización in vitro mostraron una tasa de fertilización disminuida para los ovocitos hyh. Además, los ovocitos hyh fertilizados presentaron una mayor tasa de polispermia en comparación con los de tipo salvaje. A nivel ultraestructural, los ovocitos mostraron mitocondrias pequeñas y una sorprendente acumulación y secreción de estructuras degradativas. Nuestros hallazgos demuestran los efectos negativos de la mutación alfa-SNAP M105 en la biología de los ovocitos y confirman aún más la relevancia de alfa-SNAP en la fertilidad femenina.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التأثيرات متعددة الاتجاهات لطفرة ألفا- SNAP M105I على بيولوجيا البويضات: التغيرات البنيوية والخلوية التي تؤثر سلبًا على خصوبة الإناث في الفئران
Translated title (French)
Effets pléiotropes de la mutation alpha-SNAP M105I sur la biologie des ovocytes : changements ultrastructuraux et cellulaires qui affectent négativement la fertilité féminine chez la souris
Translated title (Spanish)
Efectos pleiotrópicos de la mutación alfa-SNAP M105I en la biología de los ovocitos: cambios ultraestructurales y celulares que afectan negativamente la fertilidad femenina en ratones

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2991120754
DOI
10.1038/s41598-019-53574-8

Is supplement to
https://openalex.org/W2566759407 (Other)
https://openalex.org/W2390097181 (Other)
https://openalex.org/W2363066313 (Other)
https://openalex.org/W2261157177 (Other)
https://openalex.org/W2086749271 (Other)
https://openalex.org/W2027708251 (Other)
https://openalex.org/W1979196154 (Other)
https://openalex.org/W1974476601 (Other)
https://openalex.org/W1971587462 (Other)
https://openalex.org/W159700615 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1186084050
  • https://openalex.org/W1974130663
  • https://openalex.org/W1975331580
  • https://openalex.org/W1977278878
  • https://openalex.org/W1983076004
  • https://openalex.org/W1983386906
  • https://openalex.org/W1983865018
  • https://openalex.org/W1986828137
  • https://openalex.org/W1989170134
  • https://openalex.org/W1992311076
  • https://openalex.org/W1992915927
  • https://openalex.org/W1993691318
  • https://openalex.org/W1999735062
  • https://openalex.org/W2008451121
  • https://openalex.org/W2010580393
  • https://openalex.org/W2019341627
  • https://openalex.org/W2020022544
  • https://openalex.org/W2022447364
  • https://openalex.org/W2022630818
  • https://openalex.org/W2025582729
  • https://openalex.org/W2034275112
  • https://openalex.org/W2036221207
  • https://openalex.org/W2037151371
  • https://openalex.org/W2039772754
  • https://openalex.org/W2042967884
  • https://openalex.org/W2043150143
  • https://openalex.org/W2043229179
  • https://openalex.org/W2044198182
  • https://openalex.org/W2046183754
  • https://openalex.org/W2050390019
  • https://openalex.org/W2051180034
  • https://openalex.org/W2055569374
  • https://openalex.org/W2058165049
  • https://openalex.org/W2061773040
  • https://openalex.org/W2069798090
  • https://openalex.org/W2073251635
  • https://openalex.org/W2089594825
  • https://openalex.org/W2091289102
  • https://openalex.org/W2093464885
  • https://openalex.org/W2094586377
  • https://openalex.org/W2098259366
  • https://openalex.org/W2099539295
  • https://openalex.org/W2104010000
  • https://openalex.org/W2109502392
  • https://openalex.org/W2110074893
  • https://openalex.org/W2117493829
  • https://openalex.org/W2121602326
  • https://openalex.org/W2126599747
  • https://openalex.org/W2128727554
  • https://openalex.org/W2135104064
  • https://openalex.org/W2141247449
  • https://openalex.org/W2143104316
  • https://openalex.org/W2144310072
  • https://openalex.org/W2147178274
  • https://openalex.org/W2151864598
  • https://openalex.org/W2156845185
  • https://openalex.org/W2158795116
  • https://openalex.org/W2163278868
  • https://openalex.org/W2164190822
  • https://openalex.org/W2167793653
  • https://openalex.org/W2172212230
  • https://openalex.org/W2235024595
  • https://openalex.org/W2278893636
  • https://openalex.org/W2342260402
  • https://openalex.org/W2398682473
  • https://openalex.org/W2460299759
  • https://openalex.org/W2462918594
  • https://openalex.org/W2566759407
  • https://openalex.org/W2754966883
  • https://openalex.org/W2761531356
  • https://openalex.org/W2769070250
  • https://openalex.org/W2771603028
  • https://openalex.org/W2781692874
  • https://openalex.org/W2784328279
  • https://openalex.org/W2897862030
  • https://openalex.org/W2914826420
  • https://openalex.org/W2941374900
  • https://openalex.org/W2945841572
  • https://openalex.org/W2952566633
  • https://openalex.org/W51949857
  • https://openalex.org/W95447105