PTP1B Dephosphorylates N-Ethylmaleimide-sensitive Factor and Elicits SNARE Complex Disassembly during Human Sperm Exocytosis
Creators
- 1. Instituto de Histología y Embriología de Mendoza
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. National University of Cuyo
Description
The reversible phosphorylation of tyrosyl residues in proteins is a cornerstone of the signaling pathways that regulate numerous cellular responses. Protein tyrosine phosphorylation is controlled through the concerted actions of protein-tyrosine kinases and phosphatases. The goal of the present study was to unveil the mechanisms by which protein tyrosine dephosphorylation modulates secretion. The acrosome reaction, a specialized type of regulated exocytosis undergone by sperm, is initiated by calcium and carried out by a number of players, including tyrosine kinases and phosphatases, and fusion-related proteins such as Rab3A, α-SNAP, N-ethylmaleimide-sensitive factor (NSF), SNAREs, complexin, and synaptotagmin VI. We report here that inducers were unable to elicit the acrosome reaction when permeabilized human sperm were loaded with anti-PTP1B antibodies or with the dominant-negative mutant PTP1B D181A; subsequent introduction of wild type PTP1B or NSF rescued exocytosis. Wild type PTP1B, but not PTP1B D181A, caused cis SNARE complex dissociation during the acrosome reaction through a mechanism involving NSF. Unlike its non-phosphorylated counterpart, recombinant phospho-NSF failed to dissociate SNARE complexes from rat brain membranes. These results strengthen our previous observation that NSF activity is regulated rather than constitutive during sperm exocytosis and indicate that NSF must be dephosphorylated by PTP1B to disassemble SNARE complexes. Interestingly, phospho-NSF served as a substrate for PTP1B in an in vitro assay. Our findings demonstrate that phosphorylation of NSF on tyrosine residues prevents its SNARE complex dissociation activity and establish for the first time a role for PTP1B in the modulation of the membrane fusion machinery. The reversible phosphorylation of tyrosyl residues in proteins is a cornerstone of the signaling pathways that regulate numerous cellular responses. Protein tyrosine phosphorylation is controlled through the concerted actions of protein-tyrosine kinases and phosphatases. The goal of the present study was to unveil the mechanisms by which protein tyrosine dephosphorylation modulates secretion. The acrosome reaction, a specialized type of regulated exocytosis undergone by sperm, is initiated by calcium and carried out by a number of players, including tyrosine kinases and phosphatases, and fusion-related proteins such as Rab3A, α-SNAP, N-ethylmaleimide-sensitive factor (NSF), SNAREs, complexin, and synaptotagmin VI. We report here that inducers were unable to elicit the acrosome reaction when permeabilized human sperm were loaded with anti-PTP1B antibodies or with the dominant-negative mutant PTP1B D181A; subsequent introduction of wild type PTP1B or NSF rescued exocytosis. Wild type PTP1B, but not PTP1B D181A, caused cis SNARE complex dissociation during the acrosome reaction through a mechanism involving NSF. Unlike its non-phosphorylated counterpart, recombinant phospho-NSF failed to dissociate SNARE complexes from rat brain membranes. These results strengthen our previous observation that NSF activity is regulated rather than constitutive during sperm exocytosis and indicate that NSF must be dephosphorylated by PTP1B to disassemble SNARE complexes. Interestingly, phospho-NSF served as a substrate for PTP1B in an in vitro assay. Our findings demonstrate that phosphorylation of NSF on tyrosine residues prevents its SNARE complex dissociation activity and establish for the first time a role for PTP1B in the modulation of the membrane fusion machinery. Exocytosis is a highly regulated membrane fusion process consisting of multiple stages that culminate in the attachment of secretory vesicles to the plasma membrane followed by the opening of fusion pores (1Burgoyne R.D. Morgan A. Physiol. Rev... 2003; 83: 581-632Google Scholar). Many molecules belonging to, or associated with, the fusion machinery have been identified and characterized. These molecules include integral components of the vesicle (R-SNAREs) and of the plasma membrane (Q-SNAREs), in addition to soluble factors such as N-ethylmaleimide-sensitive factor (NSF), 2The abbreviations used are: NSF, N-ethylmaleimide-sensitive factor; AR, acrosome reaction; BAPTA-AM, 1,2-bis(2-aminophenoxy)ethane-N,N,N′,N′-tetraacetic acid acetoxymethyl ester; BoNT/B, botulinum toxin B; FITC-PSA, fluorescein isothiocyanate-coupled Pisum sativum agglutinin; IPTG, isopropyl β-d-thio-galactoside; NP-EGTA-AM, O-nitrophenyl EGTA acetoxymethyl ester; PTP, protein-tyrosine phosphatase; SLO, streptolysin O; TeTx, tetanus toxin; TPEN, N,N,N′,N′-tetrakis(2-pyridymethyl)ethylenediamine; DTT, dithiothreitol; WT, wild type; CHAPS, 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonic acid; GTPγS, guanosine 5′-O-(thiotriphosphate). α-SNAP, Munc18, and complexin (2Sollner T.H. Mol. Membr. Biol... 2003; 20: 209-220Google Scholar, 3Jahn R. Lang T. Sudhof T.C. Cell.. 2003; 112: 519-533Google Scholar-4Jahn R. Scheller R.H. Nat. Rev. Mol. Cell Biol... 2006; 7: 631-643Google Scholar). SNAREs form a superfamily of proteins that assemble into tightly packed helical bundles (5Sutton R.B. Fasshauer D. Jahn R. Brunger A.T. Nature.. 1998; 395: 347-353Google Scholar). Assembly of Q- and R-SNAREs in trans (in opposite membranes) is thought to pull the fusing membranes closely together, which results in bilayer fusion. Disassembly of fusion-incompetent, cis (in the same membrane) SNARE complexes requires the concerted action of α-SNAP and NSF (6Zhao C. Slevin J.T. Whiteheart S.W. FEBS Lett... 2007; 581: 2140-2149Google Scholar, 7Collins K.M. Thorngren N.L. Fratti R.A. Wickner W.T. EMBO J... 2005; 24: 1775-1786Google Scholar). It was believed that NSF is constitutively active to guarantee the constant regeneration of free SNAREs. In the last few years, however, we have learned that NSF activity is regulated by post-translational modifications (8Huynh H. Bottini N. Williams S. Cherepanov V. Musumeci L. Saito K. Bruckner S. Vachon E. Wang X. Kruger J. Chow C.W. Pellecchia M. Monosov E. Greer P.A. Trimble W. Downey G.P. Mustelin T. Nat. Cell Biol... 2004; 6: 831-839Google Scholar, 9Matsushita K. Morrell C.N. Cambien B. Yang S.X. Yamakuchi M. Bao C. Hara M.R. Quick R.A. Cao W. O'Rourke B. Lowenstein J.M. Pevsner J. Wagner D.D. Lowenstein C.J. Cell.. 2003; 115: 139-150Google Scholar, 10Huang Y. Man H.Y. Sekine-Aizawa Y. Han Y. Juluri K. Luo H. Cheah J. Lowenstein C. Huganir R.L. Snyder S.H. Neuron.. 2005; 46: 533-540Google Scholar, 11Matveeva E.A. Whiteheart S.W. Vanaman T.C. Slevin J.T. J. Biol. Chem... 2001; 276: 12174-12181Google Scholar-12Liu Y. Cheng K. Gong K. Fu A.K. Ip N.Y. J. Biol. Chem... 2006; 281: 9852-9858Google Scholar). The acrosome is a large secretory vesicle that overlies the nucleus in the apical region of the mature sperm head (13Yanagimachi R. Mammalian Fertilization, The Physiology of Reproduction.(Knobil, E., and Neill, J. D., eds) pp. Raven Press, New York. 1994; : 189-317Google Scholar). In response to physiological or pharmacological stimuli, the acrosome undergoes a special type of calcium-dependent exocytosis (the acrosome reaction, AR), which is a prerequisite for fertilization. The AR proceeds through a sequential set of events initiated when Rab3A is activated by calcium to trigger NSF/α-SNAP-dependent disassembly of cis SNARE complexes. Interestingly, NSF appears to be dormant in resting cells, but its activity is de-repressed when sperm are challenged with AR inducers (14De Blas G.A. Roggero C.M. Tomes C.N. Mayorga L.S. PLoS Biol.. 2005; 3: e323Google Scholar). Later on, monomeric SNAREs re-associate in loose trans complexes until an efflux of calcium from the intra-acrosomal store promotes synaptotagmin- and SNARE-dependent membrane fusion (reviewed in Refs. 15Tomes C.N. Molecular Mechanisms of Exocytosis.(Regazzi, R., ed) pp. Landes Biosciences/Eurekah.com and Springer Science+Business Media, Austin, TX. 2006; : 117-147Google Scholar and 16Mayorga L. Tomes C.N. Belmonte S.A. IUBMB Life.. 2007; 59: 1-7Google Scholar). Tyrosine phosphorylation is controlled by the coordinated actions of protein-tyrosine kinases and phosphatases (PTPs). The widely expressed PTP1B is the prototype of the superfamily of PTPs and belongs to the non-transmembrane subfamily 1 of intracellular PTPs (17Tonks N.K. Nat. Rev. Mol. Cell Biol... 2006; 7: 833-846Google Scholar, 18Tonks N.K. Neel B.G. Curr. Opin. Cell Biol... 2001; 13: 182-195Google Scholar). PTP1B consists of a single N-terminal phosphatase domain (321 residues) and a regulatory C-terminal domain (114 residues). Using structural insights derived from biochemical and crystallographic data, scientists have identified several residues crucial for substrate recognition and catalysis. Two such residues are Cys215 and Asp181. The catalytic activity of PTP1B is lost or severely diminished, without detrimental effects on its affinity for substrates, when Cys215 is mutated to Ser/Ala or Asp181 to Ala (19Flint A.J. Tiganis T. Barford D. Tonks N.K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A... 1997; 94: 1680-1685Google Scholar). These mutant forms are known as substrate traps. The precise role of protein tyrosine dephosphorylation on membrane fusion remains unexplored. We and others have inferred the modulation of the AR by PTPs from results achieved with pharmacological inhibitors (see Ref. 20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling P.M. Mayorga L.S. Dev. Biol... 2004; 265: 399-415Google Scholar and references therein). However, data on the identity of the PTPs and substrates involved are lacking. We have determined the role and site of action of PTPs, particularly PTP1B, in secretion by employing antibodies, photosensitive inhibitors, and a substrate-trapping mutant in a functional assay using permeabilized human sperm as the model for exocytosis. We identified a new role for PTP1B, that of indirectly catalyzing cis SNARE complex disassembly through the dephosphorylation of NSF. In defining this role, we also explained the regulation of NSF activity in sperm through its interaction with PTP1B. Reagents—Recombinant streptolysin O (SLO) was obtained from Dr. Bhakdi (University of Mainz, Mainz, Germany). Spermatozoa were cultured in Human Tubal Fluid media (Irvine Scientific, Santa Ana, CA) supplemented with 0.5% bovine serum albumin (HTF media). The mouse monoclonal anti-PTP1B (clone FG6–1G, purified IgG2a) (21Schievella A.R. Paige L.A. Johnson K.A. Hill D.E. Erikson R.L. Cell Growth & Differ... 1993; 4: 239-246Google Scholar) was initially a gift from Dr. N. Tonks (Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY); we subsequently purchased the same antibody from Oncogene Science, Inc. (Cambridge, MA). The mouse monoclonal anti-phosphotyrosine antibody (clone 4G10, subclass IgG2b) was from Upstate Biotechnology Inc. (Lake Placid, NY). The rabbit polyclonal anti-NSF (whole serum) and the mouse monoclonal anti-synaptobrevin 2 (clone 69.1, purified IgG) were from Synaptic Systems (Göttingen, Germany). An anti-Rab3A antibody (rabbit polyclonal, purified IgG) was purchased from Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA). Horseradish peroxidase-conjugated goat antimouse IgG was from Kierkegaard & Perry Laboratories, Inc. (Gaithersburg, MD). Horseradish peroxidase-conjugated goat anti-rabbit IgG was from Jackson ImmunoResearch (West Grove, PA). The Escherichia coli strain TKB1, which harbors an inducible Elk tyrosine kinase domain under the control of the tryptophan operon, was from Stratagene (La Jolla, CA). O-Nitrophenyl-EGTA-acetoxymethyl ester (NP-EGTA-AM) and BAPTA-AM were from Molecular Probes (Eugene, OR). α-Bromo-4-hydroxyacetophenone (PTP Inhibitor I) was from Calbiochem (La Jolla, CA). Prestained molecular weight markers were from Boston BioProducts Inc. (Worcester, MA). Glutathione-Sepharose was from GE Healthcare and nickel-nitrilotriacetic acid-agarose from Qiagen GmbH (Hilden, Germany). All other chemicals were reagent or analytical grade and were purchased from Sigma or ICN Biochemicals, Inc. (Aurora, OH). Recombinant Proteins—Two expression plasmids encoding amino acids 1–321 of PTP1B were kindly provided by Dr. N. Tonks: the substrate-trapping mutant PTP1B D181A fused to glutathione S-transferase was in pGEX-3X (GE Healthcare) and the wild type PTP1B fused to His6 was in pET21b (Stratagene). Two plasmids encoding NSF were used for protein expression: pQE9 (Qiagen) was generously provided by Dr. S. Whiteheart (University of Kentucky, Lexington, KY) and pET28a (Stratagene) was a kind gift from Dr. D. Fasshauer (Max-Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen, Germany). To obtain tyrosine-phosphorylated NSF in E. coli, NSF in pET28a was transformed into TKB1 cells; protein expression and tyrosine phosphorylation were carried out following Stratagene's instructions. A pQE9 construct encoding α-SNAP was also from Dr. S. Whiteheart. Plasmid pGEX-2T containing the cDNA-encoding human Rab3A was provided by Dr. P. Stahl (Washington University, St. Louis, MO). The light chain of wild type TeTx and BoNT/B fused to His6 (pQE3, Qiagen) were generously provided by Dr. T. Binz (Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Germany). The light chain of catalytically dead TeTx fused to His6 (TeTx E234Q in pET28a) was a gift from Dr. F. Zilly (Max-Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen, Germany). The plasmid constructs pQE9 encoding His6-NSF and pQE3 encoding His6-BoNT/B were transformed into E. coli M15pRep4 (Qiagen) and protein expression was induced 4 h at 30 °C with 1 mm isopropyl β-d-thiogalactoside (IPTG). DNAs encoding wild type His6-TeTx and α-SNAP were transformed into E. coli XL-1 Blue (Stratagene) and induced overnight at 20 °C with 0.2 mm IPTG. All proteins encoded by cDNAs contained in pET vectors were expressed in E. coli BLR(DE3) (Stratagene) by inducing with 0.25 mm IPTG (3 h at 25 °C for TeTx E234Q, 3 h at 30 °C for NSF), except PTP1B wild type that was induced with 0.1 mm IPTG overnight at 22 °C. Purification of His6-tagged recombinant proteins was carried out according to Qiagen's instructions, except that 0.5 mm ATP, 5 mm MgCl2, and 2 mm β-mercaptoethanol were added to all buffers involved in the purification of His6-NSF. The His6 tag was cleaved from NSF by incubation with thrombin during dialysis to remove imidazole. Thrombin activity was stopped with 2 mm phenylmethylsulfonyl fluoride. DNAs encoding Rab3A and PTP1B D181A were transformed into E. coli BL21 (Stratagene). We induced the expression of Rab3A with 0.5 mm IPTG overnight at 22 °C, and that of PTP1B D181A with 0.1 mm IPTG overnight at 22 °C. Recombinant proteins were purified on glutathione-Sepharose following standard procedures. Purified Rab3A was prenylated and loaded with guanosine 5′-O-3-thiotriphosphate as described (22Yunes R. Michaut M. Tomes C. Mayorga L.S. Biol. Reprod... 2000; 62: 1084-1089Google Scholar). Recombinant protein concentrations were determined by the Bio-Rad Protein assay in 96-well microplates. Bovine serum albumin was used as a standard and the results were quantified on a Bio-Rad 3550 Microplate Reader. Human Sperm Sample Preparation for AR Assays and Western Blotting—Human semen samples were obtained from normal healthy donors. Semen was allowed to liquify for 30–60 min at 37 °C. We used a swim-up protocol to isolate highly motile sperm. Sperm concentrations were adjusted to 5–10 × 106/ml before incubating for at least 2 h under capacitating conditions (HTF, 37 °C, 5% CO2, 95% air). Permeabilization was accomplished as described (22Yunes R. Michaut M. Tomes C. Mayorga L.S. Biol. Reprod... 2000; 62: 1084-1089Google Scholar). Briefly, washed spermatozoa were resuspended in cold phosphate-buffered saline containing 1.5 units/ml SLO for 15 min at 4 °C. Cells were washed once with phosphate-buffered saline and resuspended in ice-cold sucrose buffer (250 mm sucrose, 0.5 mm EGTA, 20 mm Hepes-K, pH 7) containing 2 mm DTT. For AR assays, we added inhibitors and stimulants sequentially as indicated in the figures legends, and incubated for 10–15 min at 37 °C after each addition. When indicated, we preloaded SLO-permeabilized sperm with photo-inhibitable reagents before incubating in the presence of inhibitors and/or calcium, carrying out all procedures in the dark. Photolysis was induced after the last incubation by exposing twice (1 min each time) to an UV transilluminator, mixing, and incubating for 5 min at 37 °C. Sperm were spotted on Teflon-printed slides, air dried, and fixed/permeabilized in ice-cold methanol for 1 min. Acrosomal status was evaluated by staining with FITC-coupled Pisum sativum (FITC-PSA) according to Ref. 23Mendoza C. Carreras A. Moos J. Tesarik J. J. Reprod. Fertil... 1992; 95: 755-763Google Scholar. At least 200 cells were scored using an upright Nikon microscope equipped with epifluorescence optics. Basal (no stimulation, "control") and positive (0.5 mm CaCl2, corresponding to 10 μm free Ca2+, "Ca2+") controls were included in all experiments. Acrosomal exocytosis indexes were calculated by subtracting the number of spontaneously reacted spermatozoa from all values and expressing the results as a percentage of the AR observed in the positive control. Data were evaluated using one-way analysis of variance. The Tukey-Kramer post hoc test was used for pairwise comparisons. Differences were considered significant at the p < 0.05 level. For Western blotting, SLO-permeabilized sperm (5–10 × 106 cells) were treated or not with 300 nm PTP1B D181A, 27 nm wild type PTP1B or both, and incubated for 30 min at 37 °C. Cells were lysed in cold 50 mm Tris-HCl, pH 7.4, 150 mm NaCl, 0.5 mm Na3VO4, 2 mm EDTA, a protease inhibitor mixture (P2714, Sigma), 5 μg/ml trypsin inhibitor, 0.5 mm phenylmethylsulfonyl fluoride, 1% sodium deoxycholate, 1% Triton X-100, and 0.1% SDS. We sonicated sperm (2 × 15 s) and let proteins diffuse into the lysis buffer for 30 min at 4 °C. These whole cell detergent extracts were clarified by centrifugation at 12,000 × g for 5 min and electrophoresed immediately or stored at –20 °C. Disassembly of the SNARE Complex—Brain cortices from adult male Sprague-Dawley rats were homogenized in 5 mm Hepes buffer, pH 7.4, containing 0.32 m sucrose and 1 mm EDTA using a glass Teflon homogenizer (8 strokes at 800 rpm). The homogenates were centrifuged at 1,000 × g for 5 min and the pellets re-extracted in 1 volume of buffer. Following a second centrifugation at 1,000 × g for 5 min, the supernatants were pooled and spun at 17,500 × g for 15 min. The crude synaptosomal pellets were washed once by centrifugation and stored at –20 °C until use (24Valdez S.R. Patterson S.I. Ezquer M.E. Torrecilla M. Lama M.C. Seltzer A.M. Synapse.. 2007; 61: 124-137Google Scholar). For a typical disassembly reaction, synaptosomal protein (2–4 μg) was incubated in a 20-μl volume containing 20 mm Hepes-NaOH, pH 7.8, 100 mm KCl, 1% (v/v) glycerol, 1 mm DTT, 2 μm TeTx or BoNT/B, 8 μm α-SNAP, 600 nm NSF or phospho-NSF, 2.5 mm ATP, and 2 mm MgCl2. In control reactions, 10 mm EDTA was added to chelate the MgCl2 and thus prevent ATP hydrolysis by NSF. Reactions were carried out for 15 min at 37 °C and terminated by addition of SDS sample buffer containing 50 mm Tris-HCl, pH 6.8, 4% (w/v) SDS, 12% (w/v) glycerol, 100 mm DTT, and 0.01% (w/v) Serva Blue G and incubated for an additional 5 min at 95 °C before separation by SDS-PAGE (25Schagger H. Von Jagow G. Anal. Biochem... 1987; 166: 368-379Google Scholar) and immunoblotting with the anti-synaptobrevin antibody. SDS-PAGE and Western Blots—Prior to electrophoresis, sperm proteins were dissolved in SDS sample buffer containing 0.0625 m Tris-HCl, pH 6.8, 2% (w/v) SDS, 10% (w/v) glycerol, 5% (v/v) β-mercaptoethanol, and 0.05% bromphenol blue by incubating for 5 min at 95 °C, separated on polyacrylamide slab gels (26Laemmli U.K. Nature.. 1970; 227: 680-685Google Scholar), and transferred to 0.22-μm nitrocellulose membranes (Hybond, GE Healthcare). Nonspecific reactivity was blocked by incubation for 1 h at room temperature with 3% gelatin dissolved in washing buffer (phosphate-buffered saline, pH 7.6, 0.1% Tween 20). Blots were incubated with the anti-phosphotyrosine antibody (0.1 μg/ml in blocking solution) for 2 h at room temperature or overnight at 4 °C. Anti-NSF blots were processed similarly to the anti-phosphotyrosine, except that the blocking solution contained 3% skim milk and 1% polyvinylpyrrolidone (40,000 average Mr, ICN) instead of gelatin, and that the primary antibody was diluted 1:6,000 in 3% skim milk. For brain samples, blots were blocked in 5% skim milk and the anti-synaptobrevin 2 antibody was used at 0.05 μg/ml in blocking solution. Horseradish peroxidase-conjugated goat anti-mouse and anti-rabbit IgGs were used as secondary antibodies (0.25 μg/ml) with 1-h incubations. Excess first and second antibodies were removed by washing 5 × 7 min in washing buffer. Detection was accomplished with a chemiluminescence system (Western Lightning, PerkinElmer Life Sciences, Boston, MA) and subsequent exposure to HyperFilm™ ECL High performance (GE Healthcare) or CL-XPosure (Pierce, Tecnolab, Buenos Aires, Argentina) chemiluminescence film for 1–10 min. Phospho-NSF Dephosphorylation by PTP1B—NSF was tyrosine phosphorylated in E. coli TKB1 following a two-step protocol. First, IPTG induced the expression of NSF; second, indoleacrylic acid elicited the synthesis of the Elk tyrosine kinase, which phosphorylated NSF in vivo. His6-phospho-NSF was purified with nickel-nitrilotriacetic acid-agarose; tyrosine phosphorylation was confirmed by Western blot. Phospho-NSF (310 nm) was incubated with 1 μg/ml wild type or D181A PTP1B in a buffer containing 50 mm Hepes-Na, pH 7.4, 150 mm NaCl, 1 mm EDTA, 3 mm DTT, and protease inhibitors in a final reaction volume of 30 μl. Incubations were carried out at 30 °C in a water bath. At the times indicated reactions were stopped with SDS-sample buffer and the products analyzed by anti-phosphotyrosine and anti-NSF Western blotting. Two-dimensional Gel Electrophoresis—Recombinant phospho-NSF (10–20 μg) and frozen sperm pellets (150 × 106 cells) were suspended in a rehydration solution containing 8 m urea, 2% CHAPS, 0.002% bromphenol blue, 0.5 mm Na3VO4, and a protease inhibitor mixture. Each sample was sonicated at 4 °C using 2 × 15-s bursts; insoluble material was removed by centrifugation. Aliquots (150 μl) containing ∼150 μg of solubilized sperm protein were mixed with 1 μl of carrier ampholytes (Pharmalyte pH 3–10) and loaded onto immobilized pH-gradient (IPG, Immobiline DryStrip gels, Amersham Biosciences) strips (7 cm, linear pH 3–10). The IPG strips were then covered in mineral oil and left to rehydrate for 15 h at 20 °C; 100 mm DTT was added just prior to the run. Isoelectric focusing was performed at 20 °C using an Ettan IPGphor isoelectric focusing system (Amersham Biosciences), with a program of stepped voltages (30 min at 500 V, 30 min at 1000 V, and 100 min at 5000 V). Following focusing, the IPG strips were immediately incubated in 10 ml of equilibration buffer (30% glycerol, 2% SDS, 6 m urea, 50 mm Tris-HCI, pH 8.8, and 0.002% bromphenol blue) supplemented with 100 mg of DTT for 15 min at room temperature, followed by fresh equilibration buffer (10 ml) containing 250 mg of iodoacetamide for a further 15 min at room temperature. The strips were then placed on top of 8% polyacrylamide slab gels (1 mm thick, 10 × 10 cm) and held in place using 0.5% agarose prepared in SDS-running buffer. Proteins were then resolved at constant current (10–15 mA), electrotransferred onto nitrocellulose membranes, and immunoblotted sequentially using anti-NSF and anti-phosphotyrosine antibodies. Blots were stripped prior to reprobing in a solution containing 0.1 n HCl (30 min at room temperature with vigorous shaking), followed by two 10-min washes in washing buffer, and a final 10-min wash in double-distilled water. PTP Activity Is Required after Rab3 and before NSF during the AR—We resorted to the photosensitive PTP Inhibitor I to determine the steps governed by protein tyrosine dephosphorylation during the AR. This compound binds covalently to the catalytic domain of SHP-1 and PTP1B, blocking their enzymatic activity. The inhibition is reversed by irradiation with UV light (27Arabaci G. Guo X.C. Beebe K.D. Coggeshall K.M. Pei D. J. Am. Chem. Soc... 1999; 121: 5085-5086Google Scholar). We reasoned that the AR can be modeled to fit in a linear signaling pathway operating through the sequence below (14De Blas G.A. Roggero C.M. Tomes C.N. Mayorga L.S. PLoS Biol.. 2005; 3: e323Google Scholar), where single arrows mean there is one step between the proteins connected, and double arrows mean that the number of steps taking place between the connected proteins is unknown: calcium →→ Rab3 →→ α-SNAP/NSF → SNAREs (cis complex disassembly → monomeric proteins →→ reassembly in trans) →→ intra-acrosomal calcium efflux →→ SNAREs (full zippering in trans) →→ exocytosis. If PTPs catalyzed any of those unknown steps, PTP Inhibitor I would halt the AR at the point when the activity of the first PTP was required, because the sequence is linear, for as long as the system was kept in the dark. Photoreversion of the inhibition caused by PTP Inhibitor I should resume exocytosis. Indeed, when permeabilized sperm were pre-loaded with PTP Inhibitor I, calcium failed to elicit exocytosis when the system was protected from light. Exocytosis was restored upon illumination (Fig. 1B). These data confirm that PTPs are required for sperm exocytosis and also demonstrate the applicability of PTP Inhibitor I to our study. PTP Inhibitor I serves to place the requirement for fusion-related factors to steps occurring before or after the first PTP Inhibitor I-sensitive step. Briefly, PTP Inhibitor I allows calcium to prepare the fusion machinery up to the point when the first PTP is required. An inhibitor of step X (see schematic in Fig. 1A) is then added and the tubes illuminated. Resistance to the X-blocker, reflected in unaffected exocytosis, implies that its target is required upstream of PTP activity (Fig. 1A, top). Sensitivity to the X-blocker, revealed by no exocytosis, means its target is located after the PTP Inhibitor I-sensitive step (Fig. 1A, bottom). In the control condition, the AR should be prevented when the X-blocker is added prior to the inducer (calcium in this case) and maintained throughout the experiment (not shown in schematic). We asked whether the PTP-dependent step takes place before or after Rab3A by blocking the function of this small G protein with a specific antibody. The anti-Rab3A antibody inhibited exocytosis when added before, but not after, challenging with calcium. In contrast, antibodies against NSF and synaptobrevin 2 were able to abrogate exocytosis even when added after calcium. The acrosome is a calcium store and intra-acrosomal calcium release is mandatory for exocytosis. The calcium chelator BAPTA conjugated to an AM group accumulates inside the acrosome in permeabilized sperm, preventing the AR. When combined with PTP Inhibitor I, BAPTA-AM displayed the same behavior than the anti-NSF and anti-synaptobrevin antibodies (Fig. 1B, black bars). These results suggest that PTP activity is required after Rab3A, but before NSF, SNAREs, and intra-acrosomal calcium, during the signaling cascade leading to the AR, allowing us to update the original sequence as follows: calcium →→ Rab3 →→ PTP → substrate-P → substrate →→ α-SNAP/NSF → SNAREs (cis complex disassembly → monomeric proteins →→ reassembly in trans) →→ intra-acrosomal calcium efflux →→ SNAREs (full zippering in trans) →→ exocytosis. PTP1B Is Required for Exocytosis in a Human Sperm AR Model—We have shown that PTP activity is necessary for the AR (Fig. 1 and Ref. 20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling P.M. Mayorga L.S. Dev. Biol... 2004; 265: 399-415Google Scholar). Because one of the PTPs targeted by the photosensitive PTP Inhibitor I is PTP1B, and the enzyme has been detected in ejaculated human and epididymal mouse (20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling P.M. Mayorga L.S. Dev. Biol... 2004; 265: 399-415Google Scholar) and rat (28Seligman J. Zipser Y. Kosower N.S. Biol. Reprod... 2004; 71: 1009-1015Google Scholar) sperm, we asked whether this phosphatase might modulate protein tyrosine phosphorylation in human sperm. Full-length PTP1B contains 435 amino acids, although a shorter variant containing the entire catalytic domain is typically used for biochemical studies. To test the effect of this domain, and that of the substrate-trapping mutant D181A, on the extent of tyrosine phosphorylation of proteins, we expressed these constructs in E. coli, introduced them into SLO-permeabilized sperm, and immunoblotted cell lysates with an anti-phosphotyrosine antibody (Fig. 2A). The level of tyrosine phosphorylation in cells treated with wild type PTP1B was comparable with that in untreated controls, as was the case when PTP1B was overexpressed in COS7 cells (19Flint A.J. Tiganis T. Barford D. Tonks N.K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A... 1997; 94: 1680-1685Google Scholar). Overall protein tyrosine phosphorylation increased in response to PTP1B D181A; the increase dissapeared with the wild type enzyme. These data suggest that PTP1B D181A binds to and protects sperm proteins from dephosphorylation by endogenous PTP1B. They also suggest that recombinant, wild type PTP1B competes with the D181A mutant for sperm substrates. When added to permeabilized human sperm, PTP1B D181A prevented exocytosis in a dose-dependent fashion (Fig. 2B). The mutant PTP inhibits the AR because, although it binds to the substrates of PTP1B, it is unable to dephosphorylate them efficiently. Thus, mutant and substrate become locked in a stable, "dead-end" complex. Wild type PTP1B overcame the D181A mutant (Fig. 2C) and PTP Inhibitor I (see Fig. 1) protected from light (Fig. 2D) blocks on the AR, possibly by competiti
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
إن الفسفرة العكسية لبقايا التيروزيل في البروتينات هي حجر الزاوية في مسارات الإشارات التي تنظم العديد من الاستجابات الخلوية. يتم التحكم في فسفرة التيروزين البروتيني من خلال الإجراءات المتضافرة لإنزيمات كيناز البروتين- التيروزين والفوسفاتاز. كان الهدف من هذه الدراسة هو الكشف عن الآليات التي يقوم بها إزالة فسفرة التيروزين البروتيني بتعديل الإفراز. يبدأ تفاعل الجسيم الطرفي، وهو نوع متخصص من طرد الخلايا المنظم الذي يخضع له الحيوان المنوي، بالكالسيوم وينفذه عدد من اللاعبين، بما في ذلك كيناز التيروزين والفوسفاتاز، والبروتينات المرتبطة بالاندماج مثل Rab3A و α - SNAP و N - ethylmaleimide - sensitive factor (NSF) و SNARES و complexin و synaptotagmin VI. نبلغ هنا أن المحفزات لم تكن قادرة على إثارة تفاعل الجسيم الطرفي عندما تم تحميل الحيوانات المنوية البشرية المنفذة بأجسام مضادة لـ PTP1B أو مع الطفرة السلبية السائدة PTP1B D181A ؛ الإدخال اللاحق للنوع البري PTP1B أو NSF الذي تم إنقاذه. تسبب النوع البري PTP1B، ولكن ليس PTP1B D181A، في حدوث تفكك معقد في رابطة الدول المستقلة أثناء تفاعل الجسيم الطرفي من خلال آلية تنطوي على NSF. على عكس نظيره غير الفسفوريل، فشل الفوسفو- NSF المؤتلف في فصل مجمعات السنار عن أغشية دماغ الفئران. تعزز هذه النتائج ملاحظتنا السابقة بأن نشاط NSF يتم تنظيمه بدلاً من تكوينه أثناء إخراج الحيوانات المنوية وتشير إلى أنه يجب إزالة فسفرة NSF بواسطة PTP1B لتفكيك مجمعات SNARE. ومن المثير للاهتمام، أن الفوسفو- NSF كان بمثابة ركيزة لـ PTP1B في اختبار في المختبر. توضح النتائج التي توصلنا إليها أن فسفرة NSF على بقايا التيروزين تمنع نشاط التفكك المعقد للفخ وتؤسس لأول مرة دورًا لـ PTP1B في تعديل آلات اندماج الغشاء. إن الفسفرة العكسية لبقايا التيروزيل في البروتينات هي حجر الزاوية في مسارات الإشارات التي تنظم العديد من الاستجابات الخلوية. يتم التحكم في فسفرة التيروزين البروتيني من خلال الإجراءات المتضافرة لإنزيمات كيناز البروتين- التيروزين والفوسفاتاز. كان الهدف من هذه الدراسة هو الكشف عن الآليات التي يقوم بها إزالة فسفرة التيروزين البروتيني بتعديل الإفراز. يبدأ تفاعل الجسيم الطرفي، وهو نوع متخصص من طرد الخلايا المنظم الذي يخضع له الحيوان المنوي، بالكالسيوم وينفذه عدد من اللاعبين، بما في ذلك كيناز التيروزين والفوسفاتاز، والبروتينات المرتبطة بالاندماج مثل Rab3A و α - SNAP و N - ethylmaleimide - sensitive factor (NSF) و SNARES و complexin و synaptotagmin VI. نبلغ هنا أن المحفزات لم تكن قادرة على إثارة تفاعل الجسيم الطرفي عندما تم تحميل الحيوانات المنوية البشرية المنفذة بأجسام مضادة لـ PTP1B أو مع الطفرة السلبية السائدة PTP1B D181A ؛ الإدخال اللاحق للنوع البري PTP1B أو NSF الذي تم إنقاذه. تسبب النوع البري PTP1B، ولكن ليس PTP1B D181A، في حدوث تفكك معقد في رابطة الدول المستقلة أثناء تفاعل الجسيم الطرفي من خلال آلية تنطوي على NSF. على عكس نظيره غير الفسفوريل، فشل الفوسفو- NSF المؤتلف في فصل مجمعات السنار عن أغشية دماغ الفئران. تعزز هذه النتائج ملاحظتنا السابقة بأن نشاط NSF يتم تنظيمه بدلاً من تكوينه أثناء إخراج الحيوانات المنوية وتشير إلى أنه يجب إزالة فسفرة NSF بواسطة PTP1B لتفكيك مجمعات SNARE. ومن المثير للاهتمام، أن الفوسفو- NSF كان بمثابة ركيزة لـ PTP1B في اختبار في المختبر. توضح النتائج التي توصلنا إليها أن فسفرة NSF على بقايا التيروزين تمنع نشاط التفكك المعقد للفخ وتؤسس لأول مرة دورًا لـ PTP1B في تعديل آلات اندماج الغشاء. إفراز الخلايا هو عملية اندماج غشائي عالية التنظيم تتكون من مراحل متعددة تبلغ ذروتها في ربط الحويصلات الإفرازية بغشاء البلازما متبوعة بفتح مسام الاندماج (1Burgoyne R.D. Morgan A. Physiol. مراجعة... 2003 ؛ 83: 581-632 الباحث العلمي من Google). تم تحديد العديد من الجزيئات التي تنتمي إلى آلية الاندماج أو المرتبطة بها وتمييزها. وتشمل هذه الجزيئات مكونات متكاملة من الحويصلة (R - SNAREs) وغشاء البلازما (Q - SNAREs)، بالإضافة إلى العوامل القابلة للذوبان مثل N - ethylmaleimide - sensitive factor (NSF)، 2 الاختصارات المستخدمة هي: NSF، N - ethylmaleimide - sensitive factor ؛ AR، تفاعل الأكروسوم ؛ BAPTA - AM، 1,2 - bis (2 - aminophenoxy) ethane - N، N، N ′، N′ - tetraacetic acid acetoxymethyl ester ؛ BoNT/B، توكسين البوتولينوم B ؛ FITC - PSA، fluorescein isothiocyanate - coupled Pisum sativum agglutininin ؛ IPTG، isopropyl β - d - thio - galactoside ؛ NP - EGTA - AM، O - nitrophenyl EGTA acetoxymethyl ester ؛ PTP، بروتين فوسفاتين ؛ SLOys، Optolin ؛ TETT، TETANX، NXEN ؛ N، N '′، N' ′ - ptylimy (2)، Ditrol، Depol ؛ 3 - dimpol ؛ W - dimpylamon (1)، − - γ - γ - γ - γ)، حمض الغوتيلفين (G)، حمض الغولفينيلفونيك (T)، 2 - β - α - α - β - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α - α. Membr. Biol... 2003 ؛ 20: 209-220 الباحث العلمي من Google، 3Jahn R. Lang T. Sudhof T.C. Cell.. 2003 ؛ 112: 519-533 الباحث العلمي من Google -4Jahn R. Scheller R.H. Nat. Rev. Mol. Cell Biol... 2006; 7: 631-643 الباحث العلمي من Google). تشكل SNARES عائلة فائقة من البروتينات التي تتجمع في حزم حلزونية معبأة بإحكام (5Sutton RB Fasshauer D. Jahn R. Brunger A.T. Nature. 1998; 395: 347-353 الباحث العلمي من Google). يُعتقد أن تجميع Q - و R - SNAREs في ترانس (في الأغشية المتقابلة) يسحب الأغشية المنصهرة معًا بشكل وثيق، مما يؤدي إلى اندماج ثنائي الطبقات. يتطلب تفكيك مجمعات السنار غير المؤهلة للانصهار (في نفس الغشاء) العمل المنسق لـ α - SNAP و NSF (6Zhao C. Slevin J.T. Whiteheart S.W. FEBS Lett... 2007 ؛ 581: 2140-2149 الباحث من Google، 7Collins K.M. Thorngren N.L. Fratti R.A. Wickner W.T. EMBO J... 2005 ؛ 24: 1775-1786 الباحث من Google). كان يعتقد أن NSF نشطة بشكل أساسي لضمان التجديد المستمر لـ SNAREs الحرة. ومع ذلك، في السنوات القليلة الماضية، تعلمنا أن نشاط NSF يتم تنظيمه من خلال تعديلات ما بعد الترجمة (8Huynh H. Bottini N. Williams S. Cherepanov V. Musumeci L. Saito K. Bruckner S. Vachon E. Wang X. Kruger J. Chow CW Pellecchia M. Monosov E. Greer P.A. Trimble W. Downey G.P. Mustelin T. Nat. سيل بيول... 2004 ؛ 6: 831-839 الباحث من Google، 9Matsushita K. Morrell C.N. Cambien B. Yang S.X. Yamakuchi M. Bao C. Hara M.R. Quick R.A. Cao W. O'Rourke B. Lowenstein J. M. Pevsner J. Wagner d. Lowenstein C. J. Cell.. 2003 ؛ 115: 139-150 الباحث من Google، 10Huang Y. Man H.Y. Sekine - Aizawa Y. Han Y. Juluri K. Luo H. Cheah J. Lowenstein C. Huganir r.l. Snyder S.H. Neuron.. 2005 ؛ 46: 533-540 الباحث من Google، 11Matveeva E.A. Whiteheart S.W. Vanaman T.C. Slevin J.T. Biol. Chem... 2001; 276: 12174-12181 الباحث العلمي من Google -12Liu Y. Cheng K. Gong K. Fu A.K. Ip N.Y. J. Biol. Chem... 2006; 281: 9852-9858 الباحث العلمي من Google). الجسيم الطرفي هو حويصلة إفرازية كبيرة تغطي النواة في المنطقة القمية لرأس الحيوانات المنوية الناضجة (13 Yanagimachi R. Mammalian Fertilization، The Physiology of Reproduction.(Knobil، E.، and Neill، JD، eds) pp. مطبعة الغراب، نيويورك. 1994 ؛: 189-317 الباحث العلمي من Google). استجابة للمنبهات الفسيولوجية أو الدوائية، يخضع الجسيم الطرفي لنوع خاص من طرد الخلايا المعتمد على الكالسيوم (تفاعل الجسيم الطرفي، AR)، وهو شرط أساسي للإخصاب. يستمر الواقع المعزز من خلال مجموعة متتابعة من الأحداث التي بدأت عندما يتم تنشيط Rab3A بواسطة الكالسيوم لتحفيز التفكيك المعتمد على NSF/α - SNAP لمجمعات السنار في رابطة الدول المستقلة. ومن المثير للاهتمام، يبدو أن NSF نائمة في الخلايا الساكنة، ولكن يتم إلغاء قمع نشاطها عندما يتم تحدي الحيوانات المنوية بمحفزات AR (14De Blas G.A. Roggero C.M. Tomes C.N. Mayorga L.S. PLoS Biol.. 2005; 3: e323Google Scholar). في وقت لاحق، تعيد SNAREs المونومرية الارتباط في المجمعات العابرة السائبة حتى يؤدي تدفق الكالسيوم من المخزن داخل الجسيمات إلى تعزيز اندماج الغشاء المعتمد على synaptotagmin و SNARE (تمت مراجعته في المراجع. 15Tomes C.N. الآليات الجزيئية لإخراج الخلايا.(Regazzi, R., ed) pp. Landes Biosciences/Eurekah.com و Springer Science+Business Media، أوستن، تكساس. 2006 ؛: 117-147 الباحث العلمي من Google و 16 Mayorga L. Tomes C.N. Belmonte S.A. IUBMB Life.. 2007 ؛ 59: 1-7 الباحث العلمي من Google). يتم التحكم في فسفرة التيروزين من خلال الإجراءات المنسقة لأنزيمات كيناز البروتين- التيروزين والفوسفاتاز (PTPs). إن PTP1B المعبر عنه على نطاق واسع هو النموذج الأولي للعائلة الفائقة من PTPs وينتمي إلى العائلة الفرعية غير الغشائية 1 من PTPs داخل الخلايا (17Tonks NK Nat. Rev. Mol. Cell Biol... 2006; 7: 833-846 الباحث العلمي من Google، 18Tonks N.K. Neel B.G. Curr. الرأي. خلية بيول... 2001 ؛ 13: 182-195 الباحث العلمي من Google). يتكون PTP1B من نطاق N - terminal فوسفاتيز واحد (321 بقايا) ونطاق C - terminal تنظيمي (114 بقايا). باستخدام الرؤى الهيكلية المستمدة من البيانات البيوكيميائية والبلورية، حدد العلماء العديد من المخلفات الحاسمة للتعرف على الركائز والتحفيز. واثنان من هذه البقايا هما Cys215 و Asp181. يتم فقدان النشاط الحفاز لـ PTP1B أو يتضاءل بشدة، دون آثار ضارة على تقاربها للركائز، عندما يتم تحور Cys215 إلى SER/ALA أو Asp181 إلى ALA (19Flint A.J. Tiganis T. Barford D. Tonks NK Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A... 1997 ؛ 94: 1680-1685 الباحث العلمي من Google). تُعرف هذه الأشكال الطافرة باسم مصائد الركائز. لا يزال الدور الدقيق لنزع فسفرة التيروزين البروتيني في اندماج الغشاء غير مستكشف. لقد استنتجنا نحن وآخرون تعديل AR بواسطة PTPs من النتائج التي تحققت مع المثبطات الدوائية (انظر المرجع. 20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling pm Mayorga L.S. Dev. BIOL... 2004 ؛ 265: 399-415 الباحث العلمي من Google والمراجع الواردة فيه). ومع ذلك، هناك نقص في البيانات المتعلقة بهوية PTPs والركائز المعنية. لقد حددنا دور وموقع عمل PTPs، وخاصة PTP1B، في الإفراز من خلال استخدام الأجسام المضادة، ومثبطات الحساسية للضوء، وطفرة محاصرة الركيزة في اختبار وظيفي باستخدام الحيوانات المنوية البشرية المخترقة كنموذج لإخراج الخلايا. حددنا دورًا جديدًا لـ PTP1B، وهو تحفيز تفكيك مجمع السنار بشكل غير مباشر من خلال إزالة الفسفرة من NSF. عند تحديد هذا الدور، شرحنا أيضًا تنظيم نشاط NSF في الحيوانات المنوية من خلال تفاعله مع PTP1B. تم الحصول على الكواشف - الحالة العقدية المؤتلفة O (SLO) من الدكتور بهاكدي (جامعة ماينز، ماينز، ألمانيا). تمت زراعة الحيوانات المنوية في وسائط السائل البوقي البشري (Irvine Scientific، Santa Ana، CA) مع 0.5 ٪ من ألبومين مصل البقر (وسائط HTF). كان الفأر أحادي النسيلة المضاد لـ PTP1B (استنساخ FG6 -1G، IgG2a المنقى) (21Schievella A.R. Paige L.A. Johnson K.A. Hill D.E. Erikson R.L. Cell Growth & Differ... 1993 ؛ 4: 239-246 الباحث العلمي من Google) في البداية هدية من الدكتور ن. تونكس (مختبر كولد سبرينغ هاربور، كولد سبرينغ هاربور، نيويورك )؛ اشترينا لاحقًا نفس الجسم المضاد من شركة Oncogene Science، Inc. (كامبريدج، ماساتشوستس). كان الجسم المضاد للفوسفوتيروسين أحادي النسيلة للفأر (المستنسخ 4G10، الفئة الفرعية IgG2b) من شركة Upstate Biotechnology Inc. (Lake Placid، NY). كان مصل الأرانب متعدد النسيلة المضاد لـ NSF (المصل الكامل) والفأر أحادي النسيلة المضاد للـ synaptobrevin 2 (المستنسخ 69.1، IgG المنقى) من Synaptic Systems (غوتنغن، ألمانيا). تم شراء جسم مضاد لـ Rab3A (متعدد النسائل للأرانب، IgG المنقى) من التكنولوجيا الحيوية في سانتا كروز (سانتا كروز، كاليفورنيا). كان الفجل المترافق مع بيروكسيديز الماعز IgG من مختبرات Kierkegaard & Perry، Inc. (Gaithersburg، MD). كان هرمون الغلوبولين المناعي (IgG) للماعز المترافق مع بيروكسيديز الفجل من جاكسون ImmunoResearch (ويست جروف، بنسلفانيا). كانت سلالة الإشريكية القولونية TKB1، التي تؤوي مجال كيناز التيروزين إلك القابل للحث تحت سيطرة أوبيرون التريبتوفان، من ستراتاجين (لا جولا، كاليفورنيا). O - Nitrophenyl - EGTA - acetoxymethyl ester (NP - EGTA - AM) و BAPTA - AM كانا من المجسات الجزيئية (Eugene، OR). α - Bromo -4 - hydroxyacetophenone (مثبط PTP I) كان من Calbiochem (La Jolla، CA). كانت علامات الوزن الجزيئي الثابتة من Boston BioProducts Inc. (Worcester، MA). كان الجلوتاثيون- سيفاروز من جنرال إلكتريك للرعاية الصحية وحمض النيتريلوتريسيتيك- أجاروز من شركة كياجن المحدودة (هيلدن، ألمانيا). كانت جميع المواد الكيميائية الأخرى عبارة عن كاشف أو درجة تحليلية وتم شراؤها من Sigma أو ICN Biochemicals, Inc. (Aurora, OH). البروتينات المؤتلفة - تم توفير اثنين من بلازميدات التعبير التي تشفر الأحماض الأمينية 1-321 من PTP1B من قبل الدكتور ن. تونكس: تم دمج طفرة محاصرة الركيزة PTP1B D181A مع الجلوتاثيون S - transferase في pGEX -3X (GE Healthcare) وكان النوع البري PTP1B المنصهر مع His6 في pET21b (Stratagene). تم استخدام اثنين من البلازميدات التي تشفر NSF للتعبير البروتيني: تم توفير pQE9 (Qiagen) بسخاء من قبل الدكتور S. Whiteheart (جامعة كنتاكي، ليكسينغتون، KY) و pET28a (Stratagene) كانت هدية طيبة من الدكتور D. Fasshauer (معهد ماكس بلانك للكيمياء الفيزيائية الحيوية، غوتنغن، ألمانيا). للحصول على NSF التيروزين الفوسفوري في E. coli، تم تحويل NSF في pET28a إلى خلايا TKB1 ؛ تم تنفيذ التعبير البروتيني وفسفرة التيروزين باتباع تعليمات Stratagene. كان تشفير بنية pQE9 α - SNAP أيضًا من الدكتور إس وايت هارت. تم توفير البلازميد pGEX -2T الذي يحتوي على الإنسان المشفر لـ cDNA Rab3A من قبل الدكتور P. Stahl (جامعة واشنطن، سانت لويس، ميزوري). تم توفير السلسلة الخفيفة من النوع البري TeTx و BoNT/B المندمجة مع His6 (pQE3، Qiagen) بسخاء من قبل الدكتور T. Binz (Medizinische Hochschule Hannover، Hannover، Germany). كانت السلسلة الخفيفة من TeTx الميتة حفزيًا المنصهرة إلى His6 (TeTx E234Q in pET28a) هدية من الدكتور F. Zilly (معهد ماكس بلانك للكيمياء الفيزيائية الحيوية، غوتنغن، ألمانيا). يبني البلازميد pQE9 مشفرًا His6 - NSF و pQE3 مشفرًا His6 - BoNT/B تم تحويله إلى E. coli M15pRep4 (Qiagen) وتم حث تعبير البروتين 4 ساعات عند 30 درجة مئوية مع 1 مم من الأيزوبروبيل β - d - thiogalactoside (IPTG). تم تحويل الحمض النووي الذي يشفر النوع البري His6 - TeTx و α - SNAP إلى E. coli XL -1 Blue (Stratagene) وتم حثه بين عشية وضحاها عند 20 درجة مئوية مع IPTG 0.2 مم. تم التعبير عن جميع البروتينات المشفرة بواسطة cDNAs الموجودة في ناقلات PET في E. coli BLR(DE3) (Stratagene) عن طريق الحث بـ 0.25 مم IPTG (3 ساعات عند 25 درجة مئوية لـ TeTx E234Q، 3 ساعات عند 30 درجة مئوية لـ NSF)، باستثناء النوع البري PTP1B الذي تم حثه بـ 0.1 مم IPTG بين عشية وضحاها عند 22 درجة مئوية. تم تنفيذ تنقية البروتينات المؤتلفة ذات علامة His6 وفقًا لتعليمات Qiagen، باستثناء إضافة 0.5 مم من ATP و 5 مم من MgCl2 و 2 مم من β - ميركابتو إيثانول إلى جميع المخازن المشتركة في تنقية His6 - NSF. تم فصل علامة His6 من NSF عن طريق الحضانة مع الثرومبين أثناء غسيل الكلى لإزالة الإيميدازول. تم إيقاف نشاط الثرومبين بفلوريد فينيل ميثيل سلفونيل 2 مم. تم تحويل الحمض النووي الذي يشفر Rab3A و PTP1B D181A إلى E. coli BL21 (Stratagene). قمنا بتحريض تعبير Rab3A مع 0.5 مم IPTG بين عشية وضحاها عند 22 درجة مئوية، وذلك من PTP1B D181A مع 0.1 مم IPTG بين عشية وضحاها عند 22 درجة مئوية. تمت تنقية البروتينات المؤتلفة على الجلوتاثيون- سيفاروس باتباع الإجراءات القياسية. تمت معالجة Rab3A المنقى مسبقًا وتحميله بجوانوزين 5'- O -3 -ثيوتريفوسفاتكما هو موضح (22Yunes R. Michaut M. Tomes C. Mayorga L.S. Biol. Reprod... 2000 ؛ 62: 1084-1089 الباحث العلمي من Google). تم تحديد تركيزات البروتين المؤتلف من خلال اختبار البروتين Bio - Rad في ألواح دقيقة مكونة من 96 بئرًا. تم استخدام ألبومين مصل الأبقار كمعيار وتم قياس النتائج على قارئ Bio - Rad 3550 Microplate. تحضير عينة الحيوانات المنوية البشرية لفحوصات الواقع المعزز والنشاف الغربي - تم الحصول على عينات السائل المنوي البشري من متبرعين أصحاء طبيعيين. سُمح للسائل المنوي بالسوائل لمدة 30–60 دقيقة عند 37 درجة مئوية. استخدمنا بروتوكول السباحة لعزل الحيوانات المنوية عالية الحركة. تم ضبط تركيزات الحيوانات المنوية إلى 5–10 × 106/مل قبل الحضانة لمدة ساعتين على الأقل في ظل ظروف السعة (HTF، 37 درجة مئوية، 5 ٪ CO2، 95 ٪ هواء). تم تحقيق النفاذية كما هو موضح (22Yunes R. Michaut M. Tomes C. Mayorga L.S. Biol. Reprod... 2000 ؛ 62: 1084-1089 الباحث العلمي من Google). باختصار، تم إعادة تعليق الحيوانات المنوية المغسولة في محلول ملحي مخزن للفوسفات البارد يحتوي على 1.5 وحدة/مل SLO لمدة 15 دقيقة عند 4 درجات مئوية. تم غسل الخلايا مرة واحدة بمحلول ملحي مخزن بالفوسفات وإعادة تعليقها في محلول سكروز بارد مثلج (250 مم سكروز، 0.5 مم EGTA، 20 مم Hepes - K، pH 7) يحتوي على 2 مم DTT. بالنسبة لفحوصات الواقع المعزز، أضفنا المثبطات والمنشطات بالتتابع كما هو موضح في الأشكال التوضيحية، واحتضنا لمدة 10–15 دقيقة عند 37 درجة مئوية بعد كل إضافة. عند الإشارة إلى ذلك، قمنا مسبقًا بتحميل الحيوانات المنوية المتوازنة مع SLO بكواشف مثبطة للضوء قبل الحضانة في وجود مثبطات و/أو كالسيوم، مع تنفيذ جميع الإجراءات في الظلام. تم حث التحلل الضوئي بعد الحضانة الأخيرة عن طريق تعريض مرتين (دقيقة واحدة في كل مرة) إلى محول الأشعة فوق البنفسجية، والخلط، والحضانة لمدة 5 دقائق عند 37 درجة مئوية. تم رصد الحيوانات المنوية على شرائح مطبوعة بالتفلون، وتجفيفها بالهواء، وتثبيتها/نفاذيتها في الميثانول البارد لمدة دقيقة واحدة. تم تقييم الحالة الجسمية عن طريق التلوين باستخدام Pisum sativum (FITC - PSA) المقترن بـ FITC وفقًا للمرجع. 23 ميندوزا سي كاريراس إيه موس جيه تساريك جيه جيه ريبرود. فيرتيل... 1992 ؛ 95: 755-763 عالم جوجل. تم تسجيل ما لا يقل عن 200 خلية باستخدام مجهر نيكون عمودي مجهز ببصريات التألق الفوقي. تم تضمين عناصر التحكم القاعدية (بدون تحفيز، "تحكم ") والإيجابية (0.5 مم CaCl2، المقابلة لـ 10 ميكرومتر من Ca2+،" Ca2 +") في جميع التجارب. تم حساب مؤشرات طرد الخلايا الجسمية بطرح عدد الحيوانات المنوية المتفاعلة تلقائيًا من جميع القيم والتعبير عن النتائج كنسبة مئوية من الواقع المعزز الملحوظ في التحكم الإيجابي. تم تقييم البيانات باستخدام تحليل التباين أحادي الاتجاه. تم استخدام اختبار توكي كرامر اللاحق للمقارنات الزوجية. اعتبرت الاختلافات كبيرة عند المستوى p < 0.05. بالنسبة للنشاف الغربي، تمت معالجة الحيوانات المنوية المتوازنة مع SLO (5–10 × 106 خلايا) أم لا باستخدام 300 نانومتر من PTP1B D181A، أو 27 نانومتر من النوع البري PTP1B أو كليهما، وتم تحضينها لمدة 30 دقيقة عند 37 درجة مئوية. تم تحليل الخلايا في برودة 50 مم Tris - HCl، الرقم الهيدروجيني 7.4، 150 مم NaCl، 0.5 مم Na3VO4، 2 مم EDTA، خليط مثبط البروتياز (P2714، Sigma)، 5 ميكروغرام/مل مثبط التربسين، 0.5 مم فينيل ميثيل سلفونيل فلوريد، 1 ٪ ديوكسي كولات الصوديوم، 1 ٪ ترايتون X -100، و 0.1 ٪ SDS. قمنا بتصويت الحيوانات المنوية (2 × 15 ثانية) وتركنا البروتينات تنتشر في محلول التحلل لمدة 30 دقيقة عند 4 درجات مئوية. تم توضيح مستخلصات منظفات الخلايا الكاملة هذه عن طريق الطرد المركزي عند 12000 × جم لمدة 5 دقائق وتم تشكيلها بالكهرباء على الفور أو تخزينها عند –20 درجة مئوية. تم تجانس تفكيك قشرة الدماغ المعقدة SNARE من ذكور الفئران البالغة Sprague - Dawley في عازلة Hepes 5 مم، ودرجة الحموضة 7.4، تحتوي على 0.32 m سكروز و 1 mm EDTA باستخدام مجانس Teflon زجاجي (8 ضربات عند 800 دورة في الدقيقة). تم طرد المجانسات مركزيًا عند 1000 × جم لمدة 5 دقائق وإعادة استخراج الكريات في حجم واحد من المادة العازلة. بعد الطرد المركزي الثاني عند 1000 × جم لمدة 5 دقائق، تم تجميع المواد الطافية وتدويرها عند 17500 × جم لمدة 15 دقيقة. تم غسل الكريات المشبكية الخام مرة واحدة عن طريق الطرد المركزي وتخزينها عند –20 درجة مئوية حتى الاستخدام (24Valdez S.R. Patterson S.I. Ezquer M.E. Torrecilla M. Lama M.C. Seltzer AM Synapse.. 2007; 61: 124-137 الباحث العلمي من Google). لتفاعل التفكيك النموذجي، تم تحضين البروتين المشبكي (2–4 ميكروغرام) في حجم 20 ميكرولتر يحتوي على 20 مم Hepes - NaOH، الرقم الهيدروجيني 7.8، 100 مم KCl، 1 ٪ (v/v) الجلسرين، 1 مم DTT، 2 ميكرومتر TeTx أو BoNT/B، 8 ميكرومتر α - SNAP، 600 نانومتر NSF أو phospho - NSF، 2.5 مم ATP، و 2 مم MgCl2. في تفاعلات التحكم، تمت إضافة 10 مم EDTA لاستخلاب MgCl2 وبالتالي منع التحلل المائي لـ ATP بواسطة NSF. تم تنفيذ التفاعلات لمدة 15 دقيقة عند 37 درجة مئوية وتم إنهاؤها عن طريق إضافة مخزن مؤقت لعينة SDS يحتوي على 50 مم Tris - HCl، ودرجة الحموضة 6.8، و 4 ٪ (وزن/حجم) SDS، و 12 ٪ (وزن/حجم) جلسرين، و 100 مم DTT، و 0.01 ٪ (وزن/حجم) Serva Blue G وحضنت لمدة 5 دقائق إضافية عند 95 درجة مئوية قبل الفصل بواسطة SDS - PAGE (25Schagger H. Von Jagow G. الشرج. Biochem... 1987 ؛ 166: 368-379 الباحث العلمي من Google) والتقطيع المناعي بالأجسام المضادة المزامنة. SDS - PAGE والبقع الغربية - قبل الرحلان الكهربائي، تم إذابة بروتينات الحيوانات المنوية في مخزن عينات SDS الذي يحتوي على 0.0625 m Tris - HCl، pH 6.8، 2 ٪ (w/v) SDS، 10 ٪ (w/v) الجلسرين، 5 ٪ (v/v) β - ميركابتو إيثانول، و 0.05 ٪ برومفينول أزرق عن طريق الحضانة لمدة 5 دقائق عند 95 درجة مئوية، مفصولة على هلام بلاطة بولي أكريلاميد (26Laemmli U.K. Nature.. 1970 ؛ 227: 680-685 عالم جوجل)، ونقلها إلى أغشية نيتروسليلوز 0.22 ميكرومتر (Hybond، GE Healthcare). تم حظر التفاعل غير المحدد عن طريق الحضانة لمدة ساعة واحدة في درجة حرارة الغرفة مع 3 ٪ من الجيلاتين المذاب في محلول الغسيل (محلول ملحي مخزن للفوسفات، درجة الحموضة 7.6، 0.1 ٪ بين 20). تم تحضين البقع مع الجسم المضاد للفوسفوتيروزين (0.1 ميكروغرام/مل في محلول مانع) لمدة ساعتين في درجة حرارة الغرفة أو بين عشية وضحاها عند 4 درجات مئوية. تمت معالجة بقع مضادة لـ NSF بشكل مشابه لمضاد الفوسفوتيروزين، باستثناء أن محلول الحجب يحتوي على 3 ٪ حليب خالي الدسم و 1 ٪ بولي فينيل بيروليدون (40،000 في المتوسط السيد، ICN) بدلاً من الجيلاتين، وأن الجسم المضاد الأولي تم تخفيفه 1:6000 في 3 ٪ حليب خالي الدسم. بالنسبة لعينات الدماغ، تم حجب البقع في 5 ٪ من الحليب الخالي من الدسم وتم استخدام الجسم المضاد للمزامنة 2 عند 0.05 ميكروغرام/مل في محلول الحجب. تم استخدام الغلوبولين المناعي (IgG) للماعز المترافق مع بيروكسيديز الفجل ومضاد الفئران ومضاد الأرانب كأجسام مضادة ثانوية (0.25 ميكروغرام/مل) مع حضانة لمدة ساعة واحدة. تمت إزالة الأجسام المضادة الأولى والثانية الزائدة عن طريق غسل 5 × 7 دقائق في منطقة الغسيل العازلة. تم الكشف باستخدام نظام التلألؤ الكيميائي (Western Lightning، PerkinElmer Life Sciences، Boston، MA) والتعرض اللاحق لفيلم التلألؤ الكيميائي HyperFilm™ ECL عالي الأداء (GE Healthcare) أو CL - XPosure (Pierce، Tecnolab، Buenos Aires، Argentina) لمدة 1–10 دقائق. كان نزع فسفرة الفوسفور- NSF بواسطة PTP1B - NSF عبارة عن فسفرة تيروزين في الإشريكية القولونية TKB1 بعد بروتوكول من خطوتين. أولاً، حث IPTG على التعبير عن NSF ؛ ثانيًا، أثار حمض الإندوليك تخليق كيناز إلك تيروزين، الذي فسفرة NSF في الكائن الحي. تمت تنقية His6 - phospho - NSF بحمض النيتريلوتري أسيتيك- أجاروز ؛ تم تأكيد فسفرة التيروزين بواسطة لطخة غربية. تم تحضين الفوسفور- NSF (310 نانومتر) مع 1 ميكروغرام/مل من النوع البري أو D181A PTP1B في محلول عازل يحتوي على 50 مم Hepes - Na، الرقم الهيدروجيني 7.4، 150 مم NaCl، 1 مم EDTA، 3 مم DTT، ومثبطات الأنزيم البروتيني في حجم تفاعل نهائي قدره 30 ميكرولتر. تم تنفيذ الحاضنات عند 30 درجة مئوية في حمام مائي. في الأوقات المشار إليها، تم إيقاف التفاعلات مع المخزن المؤقت لعينة SDS والمنتجات التي تم تحليلها بواسطة النشاف الغربي المضاد للفوسفوتيروزين والمضاد لـ NSF. الرحلان الكهربي الهلامي ثنائي الأبعاد - تم تعليق حبيبات الفوسفو- NSF المؤتلف (10–20 ميكروغرام) والحيوانات المنوية المجمدة (150 × 106 خلايا) في محلول الإماهة الذي يحتوي على 8 م يوريا، 2 ٪ فصول، 0.002 ٪ برومفينول أزرق، 0.5 مم Na3VO4، وخليط مثبط الأنزيم البروتيني. تمت معالجة كل عينة بالموجات فوق الصوتية عند 4 درجات مئوية باستخدام رشقات نارية 2 × 15 ثانية ؛ تمت إزالة المواد غير القابلة للذوبان عن طريق الطرد المركزي. تم خلط السوائل (150 ميكرولتر) التي تحتوي على 150 ميكروغرام من بروتين الحيوانات المنوية المذاب مع 1 ميكرولتر من المذبذبات الحاملة (درجة الحموضة الدوائية 3–10) وتحميلها على شرائط متدرجة درجة الحموضة غير المتحركة (IPG، جل Immobiline DryStrip، Amersham Biosciences) (7 سم، درجة الحموضة الخطية 3–10). ثم غطيت شرائط مولد النبض القابل للزرع بالزيت المعدني وتركت لإعادة الترطيب لمدة 15 ساعة عند 20 درجة مئوية ؛ تمت إضافة 100 مم DTT قبل التشغيل مباشرة. تم إجراء التركيز الكهربائي المتساوي عند 20 درجة مئوية باستخدام نظام التركيز الكهربائي المتساوي Ettan IPGphor (Amersham Biosciences)، مع برنامج من الفولتية المتدرجة (30 دقيقة عند 500 فولت، و 30 دقيقة عند 1000 فولت، و 100 دقيقة عند 5000 فولت). بعد التركيز، تم تحضين شرائط مولد النبض القابل للزرع على الفور في 10 مل من عازل التوازن (30 ٪ جلسرين، 2 ٪ SDS، 6 م يوريا، 50 مم Tris - HCI، الرقم الهيدروجيني 8.8، و 0.002 ٪ برومفينول أزرق) مع 100 ملغ من DTT لمدة 15 دقيقة في درجة حرارة الغرفة، تليها عازل توازن طازج (10 مل) يحتوي على 250 ملغ من اليودو أسيتاميد لمدة 15 دقيقة أخرى في درجة حرارة الغرفة. ثم تم وضع الشرائط فوق هلام ألواح البولي أكريلاميد بنسبة 8 ٪ (بسماكة 1 مم، 10 × 10 سم) وتم تثبيتها في مكانها باستخدام 0.5 ٪ من الأغاروز المحضر في منطقة عازلة تعمل بنظام SDS. ثم تم حل البروتينات عند تيار ثابت (10–15 مللي أمبير)، ونقلها كهربائيًا إلى أغشية النيتروسليلوز، وتم تلوينها مناعيًا بالتتابع باستخدام الأجسام المضادة لـ NSF ومضاد الفوسفوتيروزين. تم تجريد البقع قبل التكرار في محلول يحتوي على 0.1 n HCl (30 دقيقة في درجة حرارة الغرفة مع اهتزاز قوي)، متبوعًا بغسلتين لمدة 10 دقائق في محلول الغسيل، وغسل نهائي لمدة 10 دقائق في ماء مزدوج التقطير. مطلوب نشاط PTP بعد RAB3 وقبل NSF أثناء AR - لجأنا إلى مثبط PTP الحساس للضوء I لتحديد الخطوات التي تحكمها إزالة فسفرة التيروزين البروتيني أثناء AR. يرتبط هذا المركب بشكل تساهمي بالمجال الحفاز لـ SHP -1 و PTP1B، مما يمنع نشاطهما الأنزيمي. يتم عكس التثبيط عن طريق التشعيع بضوء الأشعة فوق البنفسجية (27Arabaci G. Guo XC Beebe KD Coggeshall KM Pei DJ Am. Chem. Soc... 1999 ؛ 121: 5085-5086 الباحث العلمي من Google). لقد استنتجنا أنه يمكن نمذجة الواقع المعزز ليناسب مسار الإشارات الخطية الذي يعمل من خلال التسلسل أدناه (14De Blas G.A. Roggero C.M. Tomes C.N. Mayorga L.S. PLoS Biol.. 2005; 3: e323Google Scholar)، حيث تعني الأسهم المفردة أن هناك خطوة واحدة بين البروتينات المتصلة، وتعني الأسهم المزدوجة أن عدد الخطوات التي تحدث بين البروتينات المتصلة غير معروف: الكالسيوم Rab3 α - SNAP/NSF SNAREs (→→إعادة →→ تجميع →→ البروتينات → الأحادية المقسمة → للتفكيك المعقد لرابطة الدول المستقلة في SNARES) داخل الكالسيوم المتدفق →→ عبر الجسيمات (→→الانغلاق الكامل في طرد الخلايا عبر الجسيمات→→). إذا حفزت PTPs أيًا من تلك الخطوات غير المعروفة، فإن مثبط PTP I سيوقف AR عند النقطة التي يكون فيها نشاط PTP الأول مطلوبًا، لأن التسلسل خطي، طالما ظل النظام في الظلام. يجب أن يستأنف الانعكاس الضوئي للتثبيط الناجم عن مثبط PTP I استئصال الخلايا. في الواقع، عندما تم تحميل الحيوانات المنوية المخترقة مسبقًا بمثبط PTP I، فشل الكالسيوم في إخراج الخلايا عندما كان النظام محميًا من الضوء. تمت استعادة طرد الخلايا عند الإضاءة (الشكل 1 ب). تؤكد هذه البيانات أن PTPs مطلوبة لإخراج الحيوانات المنوية وتوضح أيضًا قابلية تطبيق مثبط PTP I على دراستنا. يعمل مثبط PTP I على وضع متطلبات العوامل المتعلقة بالاندماج في الخطوات التي تحدث قبل أو بعد الخطوة الأولى الحساسة لمثبط PTP I. باختصار، يسمح مثبط PTP I للكالسيوم بتحضير آلات الاندماج حتى النقطة التي يكون فيها أول PTP مطلوبًا. مثبط للخطوة X (انظر الرسم التخطيطي في الشكل 1 أ) وتضيء الأنابيب. تشير مقاومة حاصرات X، التي تنعكس في طرد الخلايا غير المتأثر، إلى أن هدفها مطلوب في المنبع لنشاط PTP (الشكل 1A، أعلى). تعني الحساسية لحاصرات X، التي لا يتم الكشف عنها بواسطة أي طرد للخلايا، أن هدفها يقع بعد الخطوة الحساسة لمثبط PTP I (الشكل 1A، أسفل). في حالة التحكم، يجب منع AR عند إضافة مانع X قبل المحفز (الكالسيوم في هذه الحالة) والحفاظ عليه طوال التجربة (غير موضح في الرسم التخطيطي). سألنا عما إذا كانت الخطوة المعتمدة على PTP تحدث قبل أو بعد Rab3A عن طريق منع وظيفة هذا البروتين G الصغير بجسم مضاد محدد. قام الجسم المضاد لـ Rab3A بتثبيط طرد الخلايا عند إضافته قبل، ولكن ليس بعد، مما يمثل تحديًا للكالسيوم. في المقابل، كانت الأجسام المضادة ضد NSF و synaptobrevin 2 قادرة على إلغاء طرد الخلايا حتى عند إضافتها بعد الكالسيوم. الجسيم الطرفي هو مخزن للكالسيوم وإطلاق الكالسيوم داخل الجسيم إلزامي للإقلاع. يتراكم خلاب الكالسيوم BAPTA المقترن بمجموعة AM داخل الجسيم الطرفي في الحيوانات المنوية المخترقة، مما يمنع AR. عند دمجه مع مثبط PTP I، أظهر BAPTA - AM نفس السلوك من الأجسام المضادة لـ NSF والأجسام المضادة لـ synaptobrevin (الشكل 1B، القضبان السوداء). تشير هذه النتائج إلى أن نشاط PTP مطلوب بعد Rab3A، ولكن قبل NSF، SNAREs، والكالسيوم داخل الجسيمات، أثناء سلسلة الإشارات المؤدية إلى AR، مما يسمح لنا بتحديث التسلسل الأصلي على النحو التالي: الكالسيوم راب →→ 3 →→ PTP الركيزة- P → الركيزة α - → SNAP/→→NSF SNARES (→ →→إعادة تجميع البروتينات → الأحادية المتجانسة للتفكيك المعقد لرابطة الدول المستقلة في الترانس→→) داخل الجسيمات →→ الكالسيوم المتدفقة SNARES (الانغلاق الكامل في الترانس→→). PTP1B مطلوب لاستخراج الخلايا في نموذج AR للحيوانات المنوية البشرية - لقد أظهرنا أن نشاط PTP ضروري لـ AR (الشكل 1 والمرجع. 20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling pm Mayorga L.S. Dev. بيول... 2004 ؛ 265: 399-415 الباحث العلمي من جوجل). لأن أحد مثبطات PTP التي يستهدفها مثبط PTP الحساس للضوء I هو PTP1B، وقد تم اكتشاف الإنزيم في الفئران البشرية والبربخية المندفقة (20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling pm Mayorga L.S. Dev. بيول... 2004 ؛ 265: 399-415 الباحث العلمي من جوجل) والجرذان (28 سيليجمان ج. زيبسر ي. كوسور إن إس بيول. Reprod... 2004 ؛ 71: 1009-1015 عالم جوجل) الحيوانات المنوية، سألنا ما إذا كان هذا الفوسفاتاز قد يعدل فسفرة التيروزين البروتينية في الحيوانات المنوية البشرية. يحتوي PTP1B كامل الطول على 435 حمضًا أمينيًا، على الرغم من أن متغيرًا أقصر يحتوي على المجال الحفاز بأكمله يستخدم عادةً للدراسات الكيميائية الحيوية. لاختبار تأثير هذا المجال، وتأثير طفرة محاصرة الركيزة D181A، على مدى فسفرة التيروزين للبروتينات، عبرنا عن هذه التركيبات في الإشريكية القولونية، وأدخلناها في الحيوانات المنوية المتوازنة مع SLO، وحللت الخلايا المناعية بجسم مضاد للفوسفوتيروسين (الشكل 2 أ). كان مستوى فسفرة التيروزين في الخلايا المعالجة بالنوع البري PTP1B مشابهًا لمستوى الضوابط غير المعالجة، كما كان الحال عندما تم التعبير عن PTP1B بشكل مفرط في خلايا COS7 (19Flint A.J. Tiganis T. Barford D. Tonks N.K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A... 1997 ؛ 94: 1680-1685 الباحث العلمي من Google). زادت فسفرة التيروزين البروتينية بشكل عام استجابةً لـ PTP1B D181A ؛ اختفت الزيادة مع إنزيم النوع البري. تشير هذه البيانات إلى أن PTP1B D181A يرتبط ببروتينات الحيوانات المنوية ويحميها من إزالة الفسفرة بواسطة PTP1B الداخلي. كما يشيرون إلى أن النوع البري المؤتلف PTP1B يتنافس مع طفرة D181A لركائز الحيوانات المنوية. عند إضافته إلى الحيوانات المنوية البشرية المخترقة، منع PTP1B D181A طرد الخلايا بطريقة تعتمد على الجرعة (الشكل 2B). يمنع PTP الطافر AR لأنه، على الرغم من أنه يرتبط بركائز PTP1B، إلا أنه غير قادر على نزع الفوسفور منها بكفاءة. وبالتالي، تصبح الطفرة والركيزة محبوستين في مجمع مستقر "مسدود". تغلب النوع البري PTP1B على طفرة D181A (الشكل 2C) ومثبط PTP I (انظر الشكل 1) محمي من الضوء (الشكل 2D) كتل على الواقع المعزز، ربما عن طريق المنافسةTranslated Description (French)
La phosphorylation réversible des résidus tyrosyle dans les protéines est une pierre angulaire des voies de signalisation qui régulent de nombreuses réponses cellulaires. La phosphorylation des protéines tyrosines est contrôlée par les actions concertées des protéines tyrosines kinases et des phosphatases. L'objectif de la présente étude était de dévoiler les mécanismes par lesquels la déphosphorylation de la tyrosine protéique module la sécrétion. La réaction acrosomique, un type spécialisé d'exocytose régulée subie par les spermatozoïdes, est initiée par le calcium et réalisée par un certain nombre d'acteurs, y compris les tyrosine kinases et les phosphatases, et les protéines liées à la fusion telles que Rab3A, α-SNAP, le facteur sensible au N-éthylmaléimide (NSF), les SNARE, la complexine et la synaptotagmine VI. Nous rapportons ici que les inducteurs étaient incapables de provoquer la réaction acrosomique lorsque des spermatozoïdes humains perméabilisés étaient chargés d'anticorps anti-PTP1B ou du mutant dominant négatif PTP1B D181A ; introduction ultérieure d'exocytose sauvée par PTP1B ou NSF de type sauvage. Le PTP1B de type sauvage, mais pas le PTP1B D181A, a provoqué une dissociation du complexe cis SNARE au cours de la réaction de l'acrosome par un mécanisme impliquant la NSF. Contrairement à son homologue non phosphorylé, le phospho-NSF recombinant n'a pas réussi à dissocier les complexes SNARE des membranes cérébrales de rat. Ces résultats renforcent notre observation précédente selon laquelle l'activité de la NSF est régulée plutôt que constitutive pendant l'exocytose des spermatozoïdes et indiquent que la NSF doit être déphosphorylée par PTP1B pour désassembler les complexes de COLLETS. Il est intéressant de noter que le phospho-NSF a servi de substrat pour le PTP1B dans un test in vitro. Nos résultats démontrent que la phosphorylation de NSF sur les résidus de tyrosine empêche son activité de dissociation du complexe SNARE et établit pour la première fois un rôle pour PTP1B dans la modulation de la machinerie de fusion membranaire. La phosphorylation réversible des résidus tyrosyle dans les protéines est une pierre angulaire des voies de signalisation qui régulent de nombreuses réponses cellulaires. La phosphorylation de la tyrosine protéique est contrôlée par les actions concertées des protéines-tyrosine kinases et des phosphatases. L'objectif de la présente étude était de dévoiler les mécanismes par lesquels la déphosphorylation de la tyrosine protéique module la sécrétion. La réaction acrosomique, un type spécialisé d'exocytose régulée subie par les spermatozoïdes, est initiée par le calcium et réalisée par un certain nombre d'acteurs, y compris les tyrosine kinases et les phosphatases, et les protéines liées à la fusion telles que Rab3A, α-SNAP, le facteur sensible au N-éthylmaléimide (NSF), les SNARE, la complexine et la synaptotagmine VI. Nous rapportons ici que les inducteurs étaient incapables de provoquer la réaction acrosomique lorsque des spermatozoïdes humains perméabilisés étaient chargés d'anticorps anti-PTP1B ou du mutant dominant négatif PTP1B D181A ; introduction ultérieure d'exocytose sauvée par PTP1B ou NSF de type sauvage. Le PTP1B de type sauvage, mais pas le PTP1B D181A, a provoqué une dissociation du complexe cis SNARE au cours de la réaction de l'acrosome par un mécanisme impliquant la NSF. Contrairement à son homologue non phosphorylé, le phospho-NSF recombinant n'a pas réussi à dissocier les complexes SNARE des membranes cérébrales de rat. Ces résultats renforcent notre observation précédente selon laquelle l'activité de la NSF est régulée plutôt que constitutive pendant l'exocytose des spermatozoïdes et indiquent que la NSF doit être déphosphorylée par PTP1B pour désassembler les complexes de COLLETS. Il est intéressant de noter que le phospho-NSF a servi de substrat pour le PTP1B dans un test in vitro. Nos résultats démontrent que la phosphorylation de NSF sur les résidus de tyrosine empêche son activité de dissociation du complexe SNARE et établit pour la première fois un rôle pour PTP1B dans la modulation de la machinerie de fusion membranaire. L'exocytose est un processus de fusion membranaire hautement régulé composé de plusieurs étapes qui aboutissent à la fixation de vésicules sécrétoires à la membrane plasmique suivie de l'ouverture des pores de fusion (1 Burgoyne R.D. Morgan A. Physiol. Rev... 2003 ; 83: 581-632Google Scholar). De nombreuses molécules appartenant ou associées aux machines de fusion ont été identifiées et caractérisées. Ces molécules comprennent des composants intégraux de la vésicule (R-SNAREs) et de la membrane plasmique (Q-SNAREs), en plus de facteurs solubles tels que le facteur sensible au N-éthylmaléimide (NSF), 2Les abréviations utilisées sont : NSF, facteur sensible au N-éthylmaléimide ; AR, réaction acrosomatique ; BAPTA-AM, ester acétoxyméthylique de l'acide 1,2-bis(2-aminophénoxy)éthane-N,N,N′,N′-tétraacétique ; BoNT/B, toxine botulique B ; FITC-PSA, agglutinine de Pisum sativum couplée à l'isothiocyanate de fluorescéine ; IPTG, isopropyl β-d-thio-galactoside ; NP-EGTA-AM, ester acétoxyméthylique de l'O-nitrophényl EGTA ; PTP, protéine-tyrosine phosphatase ; SLO, streptolysine O ; TeTx, toxine tétanique ; TPEN,N,N,N′, N ′,N′-tétrakis(2-pyridyméthyl)éthylènediamine ; DTT, dithiothréitol ; WT, type sauvage ; CHAPS, [3- (3-cholidolamyl) diméthylammonium] -1-propanes ; acide gamma 5-sulfonique ; Gsulfane, 5′ -thiophosphate (5-phosphate de) - (αNH, et complexe Mol. Membr. Biol... 2003 ; 20: 209-220Google Scholar, 3Jahn R. Lang T. Sudhof T.C. Cell.. 2003 ; 112: 519-533Google Scholar-4Jahn R. Scheller R.H. Nat. Rev. Mol. Cell Biol... 2006 ; 7: 631-643Google Scholar). Les SNARE forment une superfamille de protéines qui s'assemblent en faisceaux hélicoïdaux serrés (5Sutton R.B. Fasshauer D. Jahn R. Brunger A.T. Nature.. 1998 ; 395: 347-353Google Scholar). On pense que l'assemblage des Q- et R-SNARE en trans (dans les membranes opposées) rapproche étroitement les membranes de fusion, ce qui entraîne une fusion bicouche. Le démontage de complexes de COLLETS cis (dans la même membrane) incompétents par fusion nécessite l'action concertée de α-SNAP et NSF (6Zhao C. Slevin J.T. Whiteheart S.W. FEBS Lett... 2007 ; 581: 2140-2149Google Scholar, 7Collins K.M. Thorngren N.L. Fratti R.A. Wickner W.T. EMBO J... 2005 ; 24: 1775-1786Google Scholar). On croyait que la NSF est constitutivement active pour garantir la régénération constante des SNARE libres. Au cours des dernières années, cependant, nous avons appris que l'activité de la NSF est régulée par des modifications post-traductionnelles (8Huynh H. Bottini N. Williams S. Cherepanov V. Musumeci L. Saito K. Bruckner S. Vachon E. Wang X. Kruger J. Chow C.W. Pellecchia M. Monosov E. Greer P.A. Trimble W. Downey G.P. Mustelin T. Nat. Cell Biol... 2004 ; 6: 831-839Google Scholar, 9Matsushita K. Morrell C.N. Cambien B. Yang S.X. Yamakuchi M. Bao C. Hara M.R. Quick R.A. Cao W. O'Rourke B. Lowenstein J.M. Pevsner J. Wagner D.D. Lowenstein C.J. Cell.. 2003 ; 115: 139-150Google Scholar, 10Huang Y. Man H.Y. Sekine-Aizawa Y. Han Y. Juluri K. Luo H. Cheah J. Lowenstein C. Huganir R.L. Snyder S.H. Neuron.. 2005 ; 46: 533-540Google Scholar, 11Matveeva E.A. Whiteheart S.W. Vanaman T.C. Slevin J.T. J. Biol. Chem... 2001 ; 276: 12174-12181Google Scholar-12Liu Y. Cheng K. Gong K. Fu A.K. Ip N.Y. J. Biol. Chem... 2006 ; 281: 9852-9858Google Scholar). L'acrosome est une grande vésicule sécrétoire qui recouvre le noyau dans la région apicale de la tête de sperme mature (13Yanagimachi R. Mammalian Fertilization, The Physiology of Reproduction.(Knobil, E., et Neill, J. D., eds) pp. Raven Press, New York. 1994 ; : 189-317Google Scholar). En réponse à des stimuli physiologiques ou pharmacologiques, l'acrosome subit un type particulier d'exocytose calcium-dépendante (la réaction acrosomiale, RA), qui est une condition préalable à la fécondation. Le RA passe par un ensemble séquentiel d'événements initiés lorsque Rab3A est activé par le calcium pour déclencher le désassemblage dépendant de NSF/α-SNAP des complexes cis SNARE. Fait intéressant, la NSF semble être en sommeil dans les cellules au repos, mais son activité est déprimée lorsque les spermatozoïdes sont mis au défi avec des inducteurs de RA (14De Blas G.A. Roggero C.M. Tomes C.N. Mayorga L.S. PLoS Biol.. 2005 ; 3 : e323Google Scholar). Plus tard, les SNARE monomères se réassocient dans des complexes trans lâches jusqu'à ce qu'un efflux de calcium du magasin intra-acrosomal favorise la fusion membranaire synaptotagmine et dépendante des SNARE (revue dans Refs. 15Tomes C.N. Molecular Mechanisms of Exocytosis.(Regazzi, R., ed) pp. Landes Biosciences/Eurekah.com et Springer Science+Business Media, Austin, TX. 2006 ; : 117-147Google Scholar et 16Mayorga L. Tomes C.N. Belmonte S.A. IUBMB Life.. 2007 ; 59: 1-7Google Scholar). La phosphorylation de la tyrosine est contrôlée par les actions coordonnées des protéines-tyrosine kinases et des phosphatases (PTP). Le PTP1B largement exprimé est le prototype de la superfamille des PTP et appartient à la sous-famille non transmembranaire 1 des PTP intracellulaires (17Tonks N.K. Nat. Rev. Mol. Cell Biol... 2006 ; 7: 833-846Google Scholar, 18Tonks N.K. Neel B.G. Curr. Opin. Cell Biol... 2001 ; 13: 182-195Google Scholar). PTP1B se compose d'un seul domaine phosphatase N-terminal (321 résidus) et d'un domaine C-terminal régulateur (114 résidus). En utilisant des informations structurelles dérivées de données biochimiques et cristallographiques, les scientifiques ont identifié plusieurs résidus cruciaux pour la reconnaissance et la catalyse du substrat. Deux de ces résidus sont Cys215 et Asp181. L'activité catalytique de PTP1B est perdue ou fortement diminuée, sans effets néfastes sur son affinité pour les substrats, lorsque Cys215 est muté en Ser/Ala ou Asp181 en Ala (19Flint A.J. Tiganis T. Barford D. Tonks N.K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A... 1997 ; 94: 1680-1685Google Scholar). Ces formes mutantes sont connues sous le nom de pièges à substrat. Le rôle précis de la déphosphorylation de la tyrosine protéique sur la fusion membranaire reste inexploré. Nous et d'autres avons déduit la modulation de la RA par les PTP à partir des résultats obtenus avec les inhibiteurs pharmacologiques (voir Réf. 20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling P.M. Mayorga L.S. Dev. Biol... 2004 ; 265: 399-415Google Scholar et ses références). Cependant, les données sur l'identité des PTP et des substrats impliqués font défaut. Nous avons déterminé le rôle et le site d'action des PTP, en particulier PTP1B, dans la sécrétion en utilisant des anticorps, des inhibiteurs photosensibles et un mutant de piégeage de substrat dans un test fonctionnel utilisant le sperme humain perméabilisé comme modèle d'exocytose. Nous avons identifié un nouveau rôle pour PTP1B, celui de catalyser indirectement le désassemblage du complexe cis SNARE par la déphosphorylation de NSF. En définissant ce rôle, nous avons également expliqué la régulation de l'activité NSF dans les spermatozoïdes à travers son interaction avec PTP1B. Réactifs - La streptolysine recombinante O (SLO) a été obtenue auprès du Dr Bhakdi (Université de Mayence, Mayence, Allemagne). Les spermatozoïdes ont été cultivés dans des milieux de liquide tubaire humain (Irvine Scientific, Santa Ana, CA) supplémentés avec 0,5% d'albumine de sérum bovin (milieux HTF). L'anti-PTP1B monoclonal de souris (clone FG6-1G, IgG2a purifiée) (21Schievella A.R. Paige L.A. Johnson K.A. Hill D.E. Erikson R.L. Cell Growth & Differ... 1993 ; 4: 239-246Google Scholar) était initialement un cadeau du Dr N. Tonks (Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY) ; nous avons ensuite acheté le même anticorps à Oncogene Science, Inc. (Cambridge, MA). L'anticorps monoclonal anti-phosphotyrosine de souris (clone 4G10, sous-classe IgG2b) provenait de Upstate Biotechnology Inc. (Lake Placid, NY). L'anti-NSF polyclonal de lapin (sérum entier) et l'anti-synaptobrevine 2 monoclonale de souris (clone 69.1, IgG purifiée) provenaient de Synaptic Systems (Göttingen, Allemagne). Un anticorps anti-Rab3A (lapin polyclonal, IgG purifiée) a été acheté à Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA). L'IgG antimouse de chèvre conjuguée à la peroxydase de raifort provenait de Kierkegaard & Perry Laboratories, Inc. (Gaithersburg, MD). Les IgG anti-rabbit de chèvre conjuguées à la peroxydase de raifort provenaient de Jackson ImmunoResearch (West Grove, PA). La souche TKB1 d'Escherichia coli, qui héberge un domaine de tyrosine kinase Elk inductible sous le contrôle de l'opéron tryptophane, provenait de Stratagene (La Jolla, CA). L'ester O-Nitrophényl-EGTA-acétoxyméthylique (NP-EGTA-AM) et le BAPTA-AM provenaient de Molecular Probes (Eugene, OR). L'α-Bromo-4-hydroxyacétophénone (inhibiteur de PTP I) provenait de Calbiochem (La Jolla, CA). Les marqueurs de poids moléculaire précités provenaient de Boston BioProducts Inc. (Worcester, MA). Le glutathion-Sépharose provenait de GE Healthcare et l'acide nickel-nitrilotriacétique-agarose de Qiagen GmbH (Hilden, Allemagne). Tous les autres produits chimiques étaient de qualité réactif ou analytique et ont été achetés auprès de Sigma ou d'ICN Biochemicals, Inc. (Aurora, OH). Protéines recombinantes - Deux plasmides d'expression codant pour les acides aminés 1–321 de PTP1B ont été gentiment fournis par le Dr N. Tonks : le mutant de piégeage de substrat PTP1B D181A fusionné à la glutathion S-transférase était dans pGEX-3X (GE Healthcare) et le type sauvage PTP1B fusionné à His6 était dans pET21b (Stratagene). Deux plasmides codant pour NSF ont été utilisés pour l'expression des protéines : pQE9 (Qiagen) a été généreusement fourni par le Dr S. Whiteheart (Université du Kentucky, Lexington, KY) et pET28a (Stratagene) était un cadeau aimable du Dr D. Fasshauer (Institut Max-Planck de chimie biophysique, Göttingen, Allemagne). Pour obtenir la NSF phosphorylée par la tyrosine dans E. coli, la NSF dans pET28a a été transformée en cellules TKB1 ; l'expression des protéines et la phosphorylation de la tyrosine ont été effectuées en suivant les instructions de Stratagene. Une construction pQE9 codant pour α-SNAP provenait également du Dr S. Whiteheart. Le plasmide pGEX-2T contenant le Rab3A humain codant l'ADNc a été fourni par le Dr P. Stahl (Washington University, St. Louis, MO). La chaîne légère de TeTx de type sauvage et de BoNT/B fusionnée à His6 (pQE3, Qiagen) a été généreusement fournie par le Dr T. Binz (Medizinische Hochschule Hannover, Hanovre, Allemagne). La chaîne légère de TeTx mort catalytiquement fusionnée à His6 (TeTx E234Q dans pET28a) était un cadeau du Dr F. Zilly (Institut Max-Planck de chimie biophysique, Göttingen, Allemagne). Les constructions plasmidiques pQE9 codant pour His6-NSF et pQE3 codant pour His6-BoNT/B ont été transformées en E. coli M15pRep4 (Qiagen) et l'expression protéique a été induite 4 h à 30 °C avec 1 mm d'isopropyl β-d-thiogalactoside (IPTG). Les ADN codant pour His6-TeTx et α-SNAP de type sauvage ont été transformés en E. coli XL-1 Blue (Stratagene) et induits pendant la nuit à 20 °C avec 0,2 mm IPTG. Toutes les protéines codées par les ADNc contenus dans les vecteurs PET ont été exprimées dans E. coli BLR(de3) (Stratagene) par induction avec de l'IPTG de 0,25 mm (3 h à 25 °C pour TeTx E234Q, 3 h à 30 °C pour NSF), à l'exception du type sauvage PTP1B qui a été induit avec de l'IPTG de 0,1 mm pendant la nuit à 22 °C. La purification des protéines recombinantes marquées His6 a été effectuée selon les instructions de Qiagen, sauf que 0,5 mm d'ATP, 5 mm de MgCl2 et 2 mm de β-mercaptoéthanol ont été ajoutés à tous les tampons impliqués dans la purification de His6-NSF. L'étiquette His6 a été clivée de NSF par incubation avec de la thrombine pendant la dialyse pour éliminer l'imidazole. L'activité de la thrombine a été arrêtée avec du fluorure de phénylméthylsulfonyle de 2 mm. Les ADN codant pour Rab3A et PTP1B D181A ont été transformés en E. coli BL21 (Stratagene). Nous avons induit l'expression de Rab3A avec 0,5 mm IPTG pendant la nuit à 22 °C, et celle de PTP1B D181A avec 0,1 mm IPTG pendant la nuit à 22 °C. Les protéines recombinantes ont été purifiées sur glutathion-Sépharose en suivant les procédures standard. Le Rab3A purifié a été prénylé et chargé de guanosine 5'-O-3-thiotriphosphate comme décrit (22Yunes R. Michaut M. Tomes C. Mayorga L.S. Biol. Reprod... 2000 ; 62: 1084-1089Google Scholar). Les concentrations de protéines recombinantes ont été déterminées par le test Bio-Rad Protein dans des microplaques à 96 puits. L'albumine sérique bovine a été utilisée comme étalon et les résultats ont été quantifiés sur un lecteur de microplaques Bio-Rad 3550. Préparation des échantillons de sperme humain pour les tests AR et Western Blotting - Des échantillons de sperme humain ont été obtenus auprès de donneurs sains normaux. On a laissé le sperme se liquéfier pendant 30–60 min à 37 °C. Nous avons utilisé un protocole de natation pour isoler les spermatozoïdes très mobiles. Les concentrations de sperme ont été ajustées à 5–10 × 106/ml avant l'incubation pendant au moins 2 h dans des conditions capacitantes (HTF, 37 °C, 5 % CO2, 95 % air). La perméabilisation a été accomplie comme décrit (22Yunes R. Michaut M. Tomes C. Mayorga L.S. Biol. Reprod... 2000 ; 62: 1084-1089Google Scholar). Brièvement, les spermatozoïdes lavés ont été remis en suspension dans une solution saline tamponnée au phosphate froide contenant 1,5 unités/ml de SLO pendant 15 min à 4 °C. Les cellules ont été lavées une fois avec une solution saline tamponnée au phosphate et remises en suspension dans un tampon de saccharose glacé (saccharose de 250 mm, EGTA de 0,5 mm, Hepes-K de 20 mm, pH 7) contenant 2 mm de DTT. Pour les tests AR, nous avons ajouté des inhibiteurs et des stimulants séquentiellement comme indiqué dans les légendes des figures, et incubé pendant 10–15 min à 37 °C après chaque ajout. Lorsque cela est indiqué, nous avons préchargé des spermatozoïdes perméabilisés aux SLO avec des réactifs photo-inhibibles avant d'incuber en présence d'inhibiteurs et/ou de calcium, en effectuant toutes les procédures dans l'obscurité. La photolyse a été induite après la dernière incubation en exposant deux fois (1 min à chaque fois) à un transilluminateur UV, en mélangeant et en incubant pendant 5 min à 37 °C. Les spermatozoïdes ont été repérés sur des lames imprimées au téflon, séchés à l'air et fixés/perméabilisés dans du méthanol glacé pendant 1 min. L'état acrosomal a été évalué par coloration au Pisum sativum couplé à la FITC (FITC-PSA) selon Ref. 23Mendoza C. Carreras A. Moos J. Tesarik J. J. Reprod. Fertil... 1992 ; 95: 755-763Google Scholar. Au moins 200 cellules ont été notées à l'aide d'un microscope Nikon vertical équipé d'optiques à épifluorescence. Des témoins basaux (pas de stimulation, « témoin ») et positifs (0,5 mm CaCl2, correspondant à 10 μm de Ca2+ libre, « Ca2+ ») ont été inclus dans toutes les expériences. Les indices d'exocytose acrosomiale ont été calculés en soustrayant le nombre de spermatozoïdes ayant réagi spontanément de toutes les valeurs et en exprimant les résultats en pourcentage de l'EI observé dans le contrôle positif. Les données ont été évaluées à l'aide d'une analyse unidirectionnelle de la variance. Le test post hoc de Tukey-Kramer a été utilisé pour des comparaisons par paires. Les différences ont été considérées comme significatives au niveau p < 0,05. Pour le transfert Western, les spermatozoïdes perméabilisés aux SLO (5–10 × 106 cellules) ont été traités ou non avec 300 nm de PTP1B D181A, 27 nm de PTP1B de type sauvage ou les deux, et incubés pendant 30 min à 37 °C. Les cellules ont été lysées dans 50 mm de Tris-HCl froid, pH 7,4, 150 mm de NaCl, 0,5 mm de Na3VO4, 2 mm d'EDTA, un mélange d'inhibiteurs de protéase (P2714, Sigma), 5 μg/ml d'inhibiteur de trypsine, 0,5 mm de fluorure de phénylméthylsulfonyle, 1 % de désoxycholate de sodium, 1 % de Triton X-100 et 0,1 % de SDS. Nous avons soniqué les spermatozoïdes (2 × 15 s) et laissé les protéines diffuser dans le tampon de lyse pendant 30 min à 4 °C. Ces extraits détergents à cellules entières ont été clarifiés par centrifugation à 12 000 x g pendant 5 min et électrophorés immédiatement ou conservés à –20 °C. Le démontage des cortex COMPLEXE-CERVEAU SNARE de rats Sprague-Dawley mâles adultes a été homogénéisé dans un tampon Hepes de 5 mm, pH 7,4, contenant 0,32 m de saccharose et 1 mm d'EDTA à l'aide d'un homogénéisateur en téflon de verre (8 coups à 800 tr/min). Les homogénats ont été centrifugés à 1000 x g pendant 5 min et les culots réextraits dans 1 volume de tampon. Après une seconde centrifugation à 1 000 x g pendant 5 min, les surnageants ont été regroupés et filés à 17 500 x g pendant 15 min. Les granulés synaptosomaux bruts ont été lavés une fois par centrifugation et stockés à –20 °C jusqu'à leur utilisation (24 Valdez S.R. Patterson S.I. Ezquer M.E. Torrecilla M. Lama M.C. Seltzer A.M. Synapse.. 2007 ; 61: 124-137Google Scholar). Pour une réaction de désassemblage typique, la protéine synaptosomale (2–4 μg) a été incubée dans un volume de 20 μl contenant 20 mm Hepes-NaOH, pH 7,8, 100 mm KCl, 1 % (v/v) de glycérol, 1 mm DTT, 2 μm TeTx ou BoNT/B, 8 μm α-SNAP, 600 nm NSF ou phospho-NSF, 2,5 mm ATP et 2 mm MgCl2. Dans les réactions de contrôle, de l'EDTA de 10 mm a été ajouté pour chélater le MgCl2 et empêcher ainsi l'hydrolyse de l'ATP par le NSF. Les réactions ont été effectuées pendant 15 min à 37 °C et terminées par l'ajout de tampon d'échantillon SDS contenant 50 mm de Tris-HCl, pH 6,8, 4 % (p/v) de SDS, 12 % (p/v) de glycérol, 100 mm de DTT et 0,01 % (p/v) de Serva Blue G et incubé pendant 5 min supplémentaires à 95 °C avant la séparation par SDS-PAGE (25 Schagger H. Von Jagow G. Anal. Biochem... 1987 ; 166: 368-379Google Scholar) et immunoblotting avec l'anticorps anti-synaptobrevine. SDS-PAGE et Western Blots - Avant l'électrophorèse, les protéines de sperme ont été dissoutes dans un tampon d'échantillon SDS contenant 0,0625 m de Tris-HCl, pH 6,8, 2 % (p/v) de SDS, 10 % (p/v) de glycérol, 5 % (v/v) de β-mercaptoéthanol et 0,05 % de bleu de bromophénol par incubation pendant 5 min à 95 °C, séparées sur des gels en plaques de polyacrylamide (26Laemmli U.K. Nature.. 1970 ; 227: 680-685Google Scholar) et transférées sur des membranes de nitrocellulose de 0,22μm (Hybond, GE Healthcare). La réactivité non spécifique a été bloquée par incubation pendant 1 h à température ambiante avec 3% de gélatine dissoute dans du tampon de lavage (solution saline tamponnée au phosphate, pH 7,6, 0,1% Tween 20). Les échantillons ont été incubés avec l'anticorps anti-phosphotyrosine (0,1 μg/ml en solution bloquante) pendant 2 h à température ambiante ou pendant une nuit à 4 °C. Les taches anti-NSF ont été traitées de manière similaire à l'anti-phosphotyrosine, sauf que la solution de blocage contenait 3 % de lait écrémé et 1 % de polyvinylpyrrolidone (40 000 Mr moyens, ICN) au lieu de gélatine, et que l'anticorps primaire était dilué au 1:6 000 dans 3 % de lait écrémé. Pour les échantillons de cerveau, des taches ont été bloquées dans du lait écrémé à 5% et l'anticorps anti-synaptobrevine 2 a été utilisé à 0,05 μg/ml en solution bloquante. Des IgG de chèvre conjuguées à la peroxydase de raifort anti-souris et anti-lapin ont été utilisées comme anticorps secondaires (0,25 μg/ml) avec des incubations de 1 h. Les premier et deuxième anticorps en excès ont été éliminés par lavage 5 × 7 min dans un tampon de lavage. La détection a été réalisée avec un système de chimiluminescence (Western Lightning, PerkinElmer Life Sciences, Boston, MA) et une exposition ultérieure à un film de chimiluminescence HyperFilm™ ECL High performance (GE Healthcare) ou CL-XPosure (Pierce, Tecnolab, Buenos Aires, Argentine) pendant 1 à 10 min. La phospho-NSF Déphosphorylation par PTP1B—NSF a été tyrosine phosphorylée dans E. coli TKB1 suivant un protocole en deux étapes. Premièrement, l'IPTG a induit l'expression de NSF ; deuxièmement, l'acide indoleacrylique a provoqué la synthèse de la tyrosine kinase Elk, qui a phosphorylé NSF in vivo. His6-phospho-NSF a été purifié avec de l'acide nickel-nitrilotriacétique-agarose ; la phosphorylation de la tyrosine a été confirmée par Western blot. Phospho-NSF (310 nm) a été incubé avec 1 μg/ml de type sauvage ou D181A PTP1B dans un tampon contenant 50 mm Hepes-Na, pH 7,4, 150 mm NaCl, 1 mm EDTA, 3 mm DTT et des inhibiteurs de protéase dans un volume de réaction final de 30 μl. Les incubations ont été réalisées à 30°C dans un bain-marie. Aux moments indiqués, les réactions ont été arrêtées avec un tampon d'échantillon SDS et les produits ont été analysés par un transfert Western anti-phosphotyrosine et anti-NSF. Électrophorèse en gel bidimensionnelle : du phospho-NSF recombinant (10–20 μg) et des granulés de sperme congelés (150 × 106 cellules) ont été mis en suspension dans une solution de réhydratation contenant 8 m d'urée, 2 % de CHAPS, 0,002 % de bleu de bromphénol, 0,5 mm de Na3VO4 et un mélange d'inhibiteurs de protéase. Chaque échantillon a été soniqué à 4 °C à l'aide de rafales de 2 × 15 s ; la matière insoluble a été éliminée par centrifugation. Des aliquotes (150 μl) contenant environ150 μg de protéines de sperme solubilisées ont été mélangées à 1 μl d'ampholytes porteurs (Pharmalyte pH 3–10) et chargées sur des bandes de gradient de pH immobilisées (IPG, gels Immobiline DryStrip, Amersham Biosciences) (7 cm, pH linéaire 3–10). Les bandes IPG ont ensuite été recouvertes d'huile minérale et laissées à réhydrater pendant 15 h à 20 °C ; du DTT de 100 mm a été ajouté juste avant la course. La focalisation isoélectrique a été réalisée à 20 °C à l'aide d'un système de focalisation isoélectrique Ettan IPGphor (Amersham Biosciences), avec un programme de tensions étagées (30 min à 500 V, 30 min à 1000 V et 100 min à 5000 V). Après la mise au point, les bandelettes IPG ont été immédiatement incubées dans 10 ml de tampon d'équilibrage (30 % de glycérol, 2 % de SDS, 6 m d'urée, 50 mm de Tris-HCI, pH 8,8 et 0,002 % de bleu de bromphénol) supplémenté avec 100 mg de DTT pendant 15 min à température ambiante, suivi d'un tampon d'équilibrage frais (10 ml) contenant 250 mg d'iodoacétamide pendant 15 min supplémentaires à température ambiante. Les bandes ont ensuite été placées sur des gels de plaques de polyacrylamide à 8% (1 mm d'épaisseur, 10 × 10 cm) et maintenues en place à l'aide d'agarose à 0,5% préparée dans un tampon SDS. Les protéines ont ensuite été résolues à courant constant (10–15 mA), électrotransférées sur des membranes de nitrocellulose et immunoblottées séquentiellement à l'aide d'anticorps anti-NSF et anti-phosphotyrosine. Les lingettes ont été décapées avant la reprise dans une solution contenant 0,1 n HCl (30 min à température ambiante sous forte agitation), suivies de deux lavages de 10 min dans du tampon de lavage et d'un lavage final de 10 min dans de l'eau bidistillée. L'activité de la PTP est requise après Rab3 et avant NSF pendant la RA - Nous avons eu recours à l'inhibiteur photosensible de la PTP I pour déterminer les étapes régies par la déphosphorylation de la tyrosine protéique pendant la RA. Ce composé se lie de manière covalente au domaine catalytique de SHP-1 et PTP1B, bloquant leur activité enzymatique. L'inhibition est inversée par irradiation aux rayons UV (27Arabaci G. Guo X.C. Beebe K.D. Coggeshall K.M. Pei D. J. Am. Chem. Soc... 1999 ; 121: 5085-5086Google Scholar). Nous avons estimé que l'AR peut être modélisé pour s'intégrer dans une voie de signalisation linéaire opérant à travers la séquence ci-dessous (14De Blas G.A. Roggero C.M. Tomes C.N. Mayorga L.S. PLoS Biol.. 2005 ; 3 : e323Google Scholar), où les flèches simples signifient qu'il y a une étape entre les protéines connectées, et les doubles flèches signifient que le nombre d'étapes ayant lieu entre les protéines connectées est inconnu : →→ calcium →→ Rab3 α-SNAP/NSF → SNAREs (cis complex disassembly → monomeric →→ proteins re-embembly in trans) →→ intra-acrosomal calcium efflux →→ SNAREs (full zippering in trans) →→ exocytosis. Si les PTP catalysaient l'une de ces étapes inconnues, l'inhibiteur de PTP I arrêterait l'AR au moment où l'activité du premier PTP était nécessaire, car la séquence est linéaire, tant que le système était maintenu dans l'obscurité. La photoréversion de l'inhibition causée par l'inhibiteur de la PTP I devrait reprendre l'exocytose. En effet, lorsque les spermatozoïdes perméabilisés étaient préchargés avec l'inhibiteur I de la PTP, le calcium ne provoquait pas d'exocytose lorsque le système était protégé de la lumière. L'exocytose a été restaurée lors de l'illumination (Fig. 1B). Ces données confirment que les PTP sont nécessaires pour l'exocytose des spermatozoïdes et démontrent également l'applicabilité de l'inhibiteur I de la PTP à notre étude. L'inhibiteur de PTP I sert à placer l'exigence de facteurs liés à la fusion dans les étapes se produisant avant ou après la première étape sensible à l'inhibiteur de PTP I. En bref, l'inhibiteur de la PTP I permet au calcium de préparer la machine de fusion jusqu'au moment où la première PTP est nécessaire. Un inhibiteur de l'étape X (voir schéma à la Fig. 1A) est ensuite ajouté et les tubes éclairés. La résistance au X-bloquant, se traduisant par une exocytose non affectée, implique que sa cible est requise en amont de l'activité PTP (Fig. 1A, haut). La sensibilité au X-bloquant, révélée par l'absence d'exocytose, signifie que sa cible est localisée après l'étape sensible à l'inhibiteur I du PTP (Fig. 1A, bas). Dans la condition de contrôle, l'AR doit être évité lorsque le X-bloquant est ajouté avant l'inducteur (calcium dans ce cas) et maintenu tout au long de l'expérience (non représenté sur le schéma). Nous avons demandé si l'étape PTP-dépendante a lieu avant ou après Rab3A en bloquant la fonction de cette petite protéine G avec un anticorps spécifique. L'anticorps anti-Rab3A inhibait l'exocytose lorsqu'il était ajouté avant, mais pas après, la provocation par le calcium. En revanche, les anticorps contre la NSF et la synaptobrevine 2 étaient capables d'abroger l'exocytose même lorsqu'ils étaient ajoutés après le calcium. L'acrosome est une réserve de calcium et la libération de calcium intra-acrosomique est obligatoire pour l'exocytose. Le chélateur du calcium BAPTA conjugué à un groupe AM s'accumule à l'intérieur de l'acrosome dans les spermatozoïdes perméabilisés, empêchant la RA. Lorsqu'il est combiné avec l'inhibiteur PTP I, BAPTA-AM présente le même comportement que les anticorps anti-NSF et anti-synaptobrevine (Fig. 1B, barres noires). Ces résultats suggèrent que l'activité PTP est nécessaire après Rab3A, mais avant NSF, SNAREs et calcium intra-acrosomal, pendant la cascade de signalisation menant à l'AR, ce qui nous permet de mettre à jour la séquence originale comme suit : substrat de calcium →→ →→ Rab3 → PTP-P → substrat α-SNAP→→/NSF → SNAREs (→→réassemblage des protéines → monomères de désassemblage complexe cis en trans) efflux de calcium →→ intra-acrosomal →→ SNAREs (fermeture éclair complète en trans) →→ exocytose. PTP1B est nécessaire pour l'exocytose dans un modèle AR de sperme humain - Nous avons montré que l'activité PTP est nécessaire pour l'AR (Fig. 1 et Réf. 20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling P.M. Mayorga L.S. Dev. Biol... 2004 ; 265: 399-415Google Scholar). Parce que l'une des PTP ciblées par l'inhibiteur photosensible de la PTP I est la PTP1B, et que l'enzyme a été détectée chez la souris humaine et épididymaire éjaculée (20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling P.M. Mayorga L.S. Dev. Biol... 2004 ; 265: 399-415Google Scholar) et rat (28Seligman J. Zipser Y. Kosower N.S. Biol. Reprod... 2004 ; 71: 1009-1015Google Scholar), nous avons demandé si cette phosphatase pourrait moduler la phosphorylation de la tyrosine protéique dans le sperme humain. La PTP1B pleine longueur contient 435 acides aminés, bien qu'une variante plus courte contenant la totalité du domaine catalytique soit généralement utilisée pour les études biochimiques. Pour tester l'effet de ce domaine, et celui du mutant de piégeage de substrat D181A, sur l'étendue de la phosphorylation des protéines par la tyrosine, nous avons exprimé ces constructions dans E. coli, les avons introduites dans des spermatozoïdes perméabilisés aux SLO et des lysats de cellules immunoblottées avec un anticorps anti-phosphotyrosine (Fig. 2A). Le niveau de phosphorylation de la tyrosine dans les cellules traitées avec du PTP1B de type sauvage était comparable à celui des témoins non traités, comme ce fut le cas lorsque le PTP1B était surexprimé dans les cellules COS7 (19Flint A.J. Tiganis T. Barford D. Tonks N.K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A... 1997 ; 94: 1680-1685Google Scholar). La phosphorylation globale de la tyrosine protéique a augmenté en réponse à PTP1B D181A ; l'augmentation s'est disséquée avec l'enzyme de type sauvage. Ces données suggèrent que PTP1B D181A se lie aux protéines du sperme et les protège de la déphosphorylation par PTP1B endogène. Ils suggèrent également que la PTP1B recombinante de type sauvage est en concurrence avec le mutant D181A pour les substrats de sperme. Lorsqu'il est ajouté au sperme humain perméabilisé, le PTP1B D181A prévient l'exocytose de manière dose-dépendante (Fig. 2B). Le PTP mutant inhibe l'AR car, bien qu'il se lie aux substrats du PTP1B, il est incapable de les déphosphoryler efficacement. Ainsi, le mutant et le substrat se retrouvent enfermés dans un complexe stable et « sans issue ». Le PTP1B de type sauvage a vaincu le mutant D181A (Fig. 2C) et l'inhibiteur PTP I (voir Fig. 1) à l'abri de la lumière (Fig. 2D) blocs sur la RA, éventuellement par la concurrenceTranslated Description (Spanish)
La fosforilación reversible de los residuos de tirosilo en las proteínas es una piedra angular de las vías de señalización que regulan numerosas respuestas celulares. La fosforilación de la proteína tirosina se controla a través de las acciones concertadas de las proteína-tirosina quinasas y las fosfatasas. El objetivo del presente estudio fue desvelar los mecanismos por los que la desfosforilación de la proteína tirosina modula la secreción. La reacción del acrosoma, un tipo especializado de exocitosis regulada sufrida por los espermatozoides, es iniciada por el calcio y llevada a cabo por una serie de actores, incluidas tirosina quinasas y fosfatasas, y proteínas relacionadas con la fusión como Rab3A, α-SNAP, factor sensible a N-etilmaleimida (NSF), SNARE, complexina y sinaptotagmina VI. Informamos aquí que los inductores no pudieron provocar la reacción del acrosoma cuando los espermatozoides humanos permeabilizados se cargaron con anticuerpos anti-PTP1B o con el mutante dominante negativo PTP1B D181A; la introducción posterior de PTP1B de tipo salvaje o NSF rescató la exocitosis. La PTP1B de tipo salvaje, pero no la PTP1B D181A, causó la disociación del complejo SNARE cis durante la reacción del acrosoma a través de un mecanismo que involucra a NSF. A diferencia de su contraparte no fosforilada, el fosfo-NSF recombinante no pudo disociar los complejos SNARE de las membranas cerebrales de rata. Estos resultados refuerzan nuestra observación anterior de que la actividad de NSF está regulada en lugar de ser constitutiva durante la exocitosis de los espermatozoides e indican que NSF debe ser desfosforilada por PTP1B para desmontar los complejos de SNARE. Curiosamente, el fosfo-NSF sirvió como sustrato para PTP1B en un ensayo in vitro. Nuestros hallazgos demuestran que la fosforilación de NSF en residuos de tirosina evita su actividad de disociación del complejo SNARE y establece por primera vez un papel para PTP1B en la modulación de la maquinaria de fusión de membranas. La fosforilación reversible de los residuos de tirosilo en las proteínas es una piedra angular de las vías de señalización que regulan numerosas respuestas celulares. La fosforilación de la proteína tirosina se controla a través de las acciones concertadas de las proteína-tirosina quinasas y las fosfatasas. El objetivo del presente estudio fue desvelar los mecanismos por los que la desfosforilación de la proteína tirosina modula la secreción. La reacción del acrosoma, un tipo especializado de exocitosis regulada sufrida por los espermatozoides, es iniciada por el calcio y llevada a cabo por una serie de actores, incluidas tirosina quinasas y fosfatasas, y proteínas relacionadas con la fusión como Rab3A, α-SNAP, factor sensible a N-etilmaleimida (NSF), SNARE, complexina y sinaptotagmina VI. Informamos aquí que los inductores no pudieron provocar la reacción del acrosoma cuando los espermatozoides humanos permeabilizados se cargaron con anticuerpos anti-PTP1B o con el mutante dominante negativo PTP1B D181A; la introducción posterior de PTP1B de tipo salvaje o NSF rescató la exocitosis. La PTP1B de tipo salvaje, pero no la PTP1B D181A, causó la disociación del complejo SNARE cis durante la reacción del acrosoma a través de un mecanismo que involucra a NSF. A diferencia de su contraparte no fosforilada, el fosfo-NSF recombinante no pudo disociar los complejos SNARE de las membranas cerebrales de rata. Estos resultados refuerzan nuestra observación anterior de que la actividad de NSF está regulada en lugar de ser constitutiva durante la exocitosis de los espermatozoides e indican que NSF debe ser desfosforilada por PTP1B para desmontar los complejos de SNARE. Curiosamente, el fosfo-NSF sirvió como sustrato para PTP1B en un ensayo in vitro. Nuestros hallazgos demuestran que la fosforilación de NSF en residuos de tirosina evita su actividad de disociación del complejo SNARE y establece por primera vez un papel para PTP1B en la modulación de la maquinaria de fusión de membranas. La exocitosis es un proceso de fusión de membrana altamente regulado que consta de múltiples etapas que culminan en la unión de vesículas secretoras a la membrana plasmática seguida de la apertura de poros de fusión (1Burgoyne R.D. Morgan A. Physiol. Rev... 2003; 83: 581-632Google Scholar). Se han identificado y caracterizado muchas moléculas que pertenecen a, o están asociadas con, la maquinaria de fusión. Estas moléculas incluyen componentes integrales de la vesícula (R-SNAREs) y de la membrana plasmática (Q-SNAREs), además de factores solubles tales como el factor sensible a N-etilmaleimida (NSF), 2Las abreviaturas utilizadas son: NSF, factor sensible a N-etilmaleimida; AR, reacción acrosómica; BAPTA-AM, 1,2-bis(2-aminofenoxi)etano-N,N,N′,N′-tetraacético acetoximetil éster; BoNT/B, toxina botulínica B; FITC-PSA, aglutinina de Pisum sativum acoplada a isotiocianato de fluoresceína; IPTG, isopropil β-d-tio-galactósido; NP-EGTA-AM, O-nitrofenil EGTA acetoximetil éster; PTP, proteína-tirosina fosfatasa; slo, estreptolisina O; TeTx, toxina tetánica; TPEN,N,N,N′, N ′, N′-tetrakis(2-piridimetil)etilendiamina; DTT, ditiotreitol; WT, de tipo silvestre; CHAPS, 3-[(3-cholamidil)dimetilamonio]-1-propanosulfónico; GγS, 5′-(tiotrifosfato), complejo MHN, 2. Membr. Biol... 2003; 20: 209-220Google Scholar, 3Jahn R. Lang T. Sudhof T.C. Cell.. 2003; 112: 519-533Google Scholar-4Jahn R. Scheller R.H. Nat. Rev. Mol. Cell Biol... 2006; 7: 631-643Google Scholar). Las SNARE forman una superfamilia de proteínas que se ensamblan en haces helicoidales apretados (5Sutton R.B. Fasshauer D. Jahn R. Brunger A.T. Nature.. 1998; 395: 347-353Google Scholar). Se cree que el ensamblaje de Q- y R-SNAREs en trans (en membranas opuestas) tira de las membranas de fusión muy juntas, lo que resulta en la fusión bicapa. El desmontaje de complejos SNARE cis (en la misma membrana) incompetentes para la fusión requiere la acción concertada de α-SNAP y NSF (6Zhao C. Slevin J.T. Whiteheart S.W. FEBS Lett... 2007; 581: 2140-2149Google Scholar, 7Collins K.M. Thorngren N.L. Fratti R.A. Wickner W.T. EMBO J... 2005; 24: 1775-1786Google Scholar). Se creía que la NSF es constitutivamente activa para garantizar la regeneración constante de los SNARE libres. En los últimos años, sin embargo, hemos aprendido que la actividad de NSF está regulada por modificaciones postraduccionales (8Huynh H. Bottini N. Williams S. Cherepanov V. Musumeci L. Saito K. Bruckner S. Vachon E. Wang X. Kruger J. Chow C.W. Pellecchia M. Monosov E. Greer P.A. Trimble W. Downey G.P. Mustelin T. Nat. Cell Biol... 2004; 6: 831-839Google Scholar, 9Matsushita K. Morrell C.N. Cambien B. Yang S.X. Yamakuchi M. Bao C. Hara M.R. Quick R.A. Cao W. O'Rourke B. Lowenstein J.M. Pevsner J. Wagner D.D. Lowenstein C.J. Cell.. 2003; 115: 139-150Google Scholar, 10Huang Y. Man H.Y. Sekine-Aizawa Y. Han Y. Juluri K. Luo H. Cheah J. Lowenstein C. Huganir R.L. Snyder S.H. Neuron.. 2005; 46: 533-540Google Scholar, 11Matveeva E.A. Whiteheart S.W. Vanaman T.C. Slevin J.T. J. Biol. Chem... 2001; 276: 12174-12181Google Scholar-12Liu Y. Cheng K. Gong K. Fu A.K. Ip N.Y. J. Biol. Chem... 2006; 281: 9852-9858Google Scholar). El acrosoma es una gran vesícula secretora que recubre el núcleo en la región apical de la cabeza del espermatozoide maduro (13Yanagimachi R. Mammalian Fertilization, The Physiology of Reproduction.(Knobil, E., y Neill, J. D., eds) pp. Raven Press, Nueva York. 1994; : 189-317Google Scholar). En respuesta a estímulos fisiológicos o farmacológicos, el acrosoma sufre un tipo especial de exocitosis dependiente de calcio (la reacción del acrosoma, AR), que es un requisito previo para la fertilización. El AR procede a través de un conjunto secuencial de eventos iniciados cuando Rab3A es activado por el calcio para desencadenar el desmontaje dependiente de NSF/α-SNAP de los complejos de la CAJA cis. Curiosamente, la NSF parece estar inactiva en las células en reposo, pero su actividad se desactiva cuando los espermatozoides son desafiados con inductores de AR (14De Blas G.A. Roggero C.M. Tomes C.N. Mayorga L.S. PLoS Biol.. 2005; 3: e323Google Scholar). Más adelante, los SNARE monoméricos se reasocian en complejos trans sueltos hasta que un eflujo de calcio del almacén intraacrosómico promueve la fusión de membrana dependiente de sinaptotagmina y SNARE (revisado en Refs. 15Tomas C.N. Molecular Mechanisms of Exocytosis.(Regazzi, R., ed) pp. Landes Biosciences/Eurekah.com y Springer Science+Business Media, Austin, TX. 2006; : 117-147Google Scholar y 16Mayorga L. Tomes C.N. Belmonte S.A. IUBMB Life.. 2007; 59: 1-7Google Scholar). La fosforilación de la tirosina está controlada por las acciones coordinadas de las proteína-tirosina quinasas y las fosfatasas (PTP). La PTP1B ampliamente expresada es el prototipo de la superfamilia de las PTP y pertenece a la subfamilia no transmembrana 1 de las PTP intracelulares (17Tonks N.K. Nat. Rev. Mol. Cell Biol... 2006; 7: 833-846Google Scholar, 18Tonks N.K. Neel B.G. Curr. Opin. Cell Biol... 2001; 13: 182-195Google Scholar). PTP1B consiste en un único dominio de fosfatasa N-terminal (321 residuos) y un dominio C-terminal regulador (114 residuos). Utilizando conocimientos estructurales derivados de datos bioquímicos y cristalográficos, los científicos han identificado varios residuos cruciales para el reconocimiento y la catálisis de sustratos. Dos de estos residuos son Cys215 y Asp181. La actividad catalítica de PTP1B se pierde o disminuye severamente, sin efectos perjudiciales en su afinidad por los sustratos, cuando Cys215 se muta a Ser/Ala o Asp181 a Ala (19Flint A.J. Tiganis T. Barford D. Tonks N.K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A... 1997; 94: 1680-1685Google Scholar). Estas formas mutantes se conocen como trampas de sustrato. El papel preciso de la desfosforilación de la proteína tirosina en la fusión de la membrana sigue sin explorarse. Nosotros y otros hemos inferido la modulación del AR por los PTP a partir de los resultados logrados con inhibidores farmacológicos (ver Ref. 20Tomas C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling P.M. Mayorga L.S. Dev. Biol... 2004; 265: 399-415Google Scholar y referencias en el mismo). Sin embargo, faltan datos sobre la identidad de los PTP y sustratos involucrados. Hemos determinado el papel y el sitio de acción de las PTP, particularmente la PTP1B, en la secreción mediante el empleo de anticuerpos, inhibidores fotosensibles y un mutante que atrapa el sustrato en un ensayo funcional que utiliza esperma humano permeabilizado como modelo para la exocitosis. Identificamos un nuevo papel para PTP1B, el de catalizar indirectamente el desensamblaje del complejo de TRAMPAS cis a través de la desfosforilación de NSF. Al definir este papel, también explicamos la regulación de la actividad de NSF en los espermatozoides a través de su interacción con PTP1B. Reactivos: la estreptolisina O recombinante (slo) se obtuvo del Dr. Bhakdi (Universidad de Maguncia, Maguncia, Alemania). Los espermatozoides se cultivaron en medio fluido tubárico humano (Irvine Scientific, Santa Ana, CA) complementado con albúmina de suero bovino al 0,5% (medio HTF). El anti-PTP1B monoclonal de ratón (clon FG6-1G, IgG2a purificada) (21Schievella A.R. Paige L.A. Johnson K.A. Hill D.E. Erikson R.L. Cell Growth & Differ... 1993; 4: 239-246Google Scholar) fue inicialmente un regalo del Dr. N. Tonks (Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY); posteriormente compramos el mismo anticuerpo de Oncogene Science, Inc. (Cambridge, MA). El anticuerpo monoclonal de ratón anti-fosfotirosina (clon 4G10, subclase IgG2b) fue de Upstate Biotechnology Inc. (Lake Placid, NY). El anti-NSF policlonal de conejo (suero completo) y el anti-sinaptobrevina 2 monoclonal de ratón (clon 69.1, IgG purificada) fueron de Synaptic Systems (Göttingen, Alemania). Se adquirió un anticuerpo anti-Rab3A (policlonal de conejo, IgG purificada) de Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA). La IgG anti-ratón de cabra conjugada con peroxidasa de rábano picante era de Kierkegaard & Perry Laboratories, Inc. (Gaithersburg, MD). La IgG anti-conejo de cabra conjugada con peroxidasa de rábano picante era de Jackson ImmunoResearch (West Grove, PA). La cepa TKB1 de Escherichia coli, que alberga un dominio tirosina quinasa Elk inducible bajo el control del operón triptófano, era de Stratagene (La Jolla, CA). El éster de O-nitrofenil-EGTA-acetoximetilo (NP-EGTA-AM) y BAPTA-AM fueron de Molecular Probes (Eugene, OR). La α-bromo-4-hidroxiacetofenona (inhibidor de PTP I) fue de Calbiochem (La Jolla, CA). Los marcadores de peso molecular preteñidos fueron de Boston BioProducts Inc. (Worcester, MA). El glutatión-sefarosa era de GE Healthcare y el ácido níquel-nitrilotriacético-agarosa de Qiagen GmbH (Hilden, Alemania). Todos los demás productos químicos eran reactivos o de grado analítico y se compraron a Sigma o ICN Biochemicals, Inc. (Aurora, OH). Proteínas recombinantes-Dos plásmidos de expresión que codifican los aminoácidos 1–321 de PTP1B fueron amablemente proporcionados por el Dr. N. Tonks: el mutante de captura de sustrato PTP1B D181A fusionado a la glutatión S-transferasa estaba en pGEX-3X (GE Healthcare) y el PTP1B de tipo salvaje fusionado a His6 estaba en pET21b (Stratagene). Se utilizaron dos plásmidos que codifican NSF para la expresión de proteínas: pQE9 (Qiagen) fue generosamente proporcionado por el Dr. S. Whiteheart (Universidad de Kentucky, Lexington, KY) y pET28a (Stratagene) fue un amable regalo del Dr. D. Fasshauer (Instituto Max-Planck de Química Biofísica, Göttingen, Alemania). Para obtener NSF fosforilada en tirosina en E. coli, NSF en pET28a se transformó en células TKB1; la expresión de proteínas y la fosforilación de tirosina se llevaron a cabo siguiendo las instrucciones de Stratagene. Una construcción pQE9 que codifica α-SNAP también fue del Dr. S. Whiteheart. El plásmido pGEX-2T que contiene el ADNc que codifica Rab3A humano fue proporcionado por el Dr. P. Stahl (Washington University, St. Louis, MO). La cadena ligera de TeTx de tipo salvaje y BoNT/B fusionada a His6 (pQE3, Qiagen) fue proporcionada generosamente por el Dr. T. Binz (Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, Alemania). La cadena ligera de TeTx catalíticamente muerta fusionada a His6 (TeTx E234Q en pET28a) fue un regalo del Dr. F. Zilly (Instituto Max-Planck de Química Biofísica, Göttingen, Alemania). Las construcciones plasmídicas pQE9 que codifican His6-NSF y pQE3 que codifican His6-BoNT/B se transformaron en E. coli M15pRep4 (Qiagen) y se indujo la expresión de proteínas 4 h a 30 °C con isopropil β-d-tiogalactósido (IPTG) 1 mm. Los ADN que codifican His6-TeTx de tipo salvaje y α-SNAP se transformaron en E. coli XL-1 Blue (Stratagene) y se indujeron durante la noche a 20 °C con IPTG de 0,2 mm. Todas las proteínas codificadas por los ADNc contenidos en los vectores pET se expresaron en E. coli BLR(DE3) (Stratagene) mediante inducción con IPTG de 0,25 mm (3 h a 25 °C para TeTx E234Q, 3 h a 30 °C para NSF), excepto PTP1B de tipo salvaje que se indujo con IPTG de 0,1 mm durante la noche a 22 °C. La purificación de las proteínas recombinantes etiquetadas con His6 se llevó a cabo de acuerdo con las instrucciones de Qiagen, excepto que se añadieron 0,5 mm de ATP, 5 mm de MgCl2 y 2 mm de β-mercaptoetanol a todos los tampones involucrados en la purificación de His6-NSF. La etiqueta His6 se escindió de NSF mediante incubación con trombina durante la diálisis para eliminar el imidazol. La actividad de la trombina se detuvo con fluoruro de fenilmetilsulfonilo 2 mm. Los ADN que codifican Rab3A y PTP1B D181A se transformaron en E. coli BL21 (Stratagene). Indujimos la expresión de Rab3A con IPTG de 0,5 mm durante la noche a 22 °C, y la de PTP1B D181A con IPTG de 0,1 mm durante la noche a 22 °C. Las proteínas recombinantes se purificaron en glutatión-Sepharose siguiendo procedimientos estándar. La Rab3A purificada se preniló y se cargó con guanosina 5′ -O-3-tiotrifosfato como se describe (22Yunes R. Michaut M. Tomes C. Mayorga L.S. Biol. Reprod... 2000; 62: 1084-1089Google Scholar). Las concentraciones de proteína recombinante se determinaron mediante el ensayo de proteína Bio-Rad en microplacas de 96 pocillos. Se utilizó albúmina de suero bovino como estándar y los resultados se cuantificaron en un lector de microplacas Bio-Rad 3550. Preparación de muestras de esperma humano para ensayos de RA y transferencia Western: se obtuvieron muestras de semen humano de donantes sanos normales. Se dejó licuar el semen durante 30–60 min a 37 °C. Utilizamos un protocolo de natación para aislar espermatozoides altamente móviles. Las concentraciones de esperma se ajustaron a 5–10 × 106/ml antes de incubar durante al menos 2 h en condiciones de capacitación (HTF, 37 °C, 5% de CO2, 95% de aire). La permeabilización se realizó como se describe (22Yunes R. Michaut M. Tomes C. Mayorga L.S. Biol. Reprod... 2000; 62: 1084-1089Google Scholar). En resumen, los espermatozoides lavados se resuspendieron en solución salina amortiguada con fosfato fría que contenía 1,5 unidades/ml de slo durante 15 min a 4 °C. Las células se lavaron una vez con solución salina tamponada con fosfato y se resuspendieron en tampón de sacarosa helado (sacarosa 250 mm, EGTA 0,5 mm, Hepes-K 20 mm, pH 7) que contenía DTT 2 mm. Para los ensayos de RA, añadimos inhibidores y estimulantes secuencialmente como se indica en las leyendas de las figuras, e incubamos durante 10–15 minutos a 37 °C después de cada adición. Cuando se indicó, precargamos espermatozoides permeabilizados con slo con reactivos fotoinhibibles antes de incubar en presencia de inhibidores y/o calcio, llevando a cabo todos los procedimientos en la oscuridad. La fotólisis se indujo después de la última incubación exponiendo dos veces (1 min cada vez) a un transiluminador UV, mezclando e incubando durante 5 min a 37 °C. Los espermatozoides se mancharon en portaobjetos impresos con teflón, se secaron al aire y se fijaron/permeabilizaron en metanol helado durante 1 min. El estado acrosómico se evaluó mediante tinción con Pisum sativum acoplado a FITC (FITC-PSA) de acuerdo con la Ref. 23Mendoza C. Carreras A. Moos J. Tesarik J. J. Reprod. Fertil... 1992; 95: 755-763Google Scholar. Se puntuaron al menos 200 células utilizando un microscopio Nikon vertical equipado con óptica de epifluorescencia. Se incluyeron controles basales (sin estimulación, "control") y positivos (CaCl2 0,5 mm, correspondiente a Ca2+ libre de 10 μm, "Ca2+") en todos los experimentos. Los índices de exocitosis acrosómica se calcularon restando el número de espermatozoides que reaccionaron espontáneamente de todos los valores y expresando los resultados como un porcentaje del AR observado en el control positivo. Los datos se evaluaron utilizando un análisis de varianza unidireccional. Se utilizó la prueba post hoc de Tukey-Kramer para las comparaciones por pares. Las diferencias se consideraron significativas a nivel de p < 0,05. Para la transferencia Western, los espermatozoides permeabilizados con slo (5–10 × 106 células) se trataron o no con PTP1B D181A a 300 nm, PTP1B de tipo salvaje a 27 nm o ambos, y se incubaron durante 30 min a 37 °C. Las células se lisaron en Tris-HCl 50 mm frío, pH 7,4, NaCl 150 mm, Na3VO4 0,5 mm, EDTA 2 mm, una mezcla de inhibidor de proteasa (P2714, Sigma), inhibidor de tripsina 5 μg/ml, fluoruro de fenilmetilsulfonilo 0,5 mm, desoxicolato de sodio al 1%, Triton X-100 al 1% y SDS al 0,1%. Sonicamos los espermatozoides (2 × 15 s) y dejamos que las proteínas se difundieran en el tampón de lisis durante 30 min a 4 °C. Estos extractos de detergente de células completas se clarificaron mediante centrifugación a 12.000 × g durante 5 min y se sometieron a electroforesis inmediatamente o se almacenaron a –20 °C. El desmontaje de las cortezas de cerebro complejo SNARE de ratas Sprague-Dawley macho adultas se homogeneizó en amortiguador Hepes de 5 mm, pH 7.4, que contenía 0.32 m de sacarosa y 1 mm de EDTA usando un homogeneizador de teflón de vidrio (8 golpes a 800 rpm). Los homogeneizados se centrifugaron a 1000 × g durante 5 min y los sedimentos se volvieron a extraer en 1 volumen de tampón. Después de una segunda centrifugación a 1000 × g durante 5 min, los sobrenadantes se agruparon y se centrifugaron a 17 500 × g durante 15 min. Los gránulos sinaptosómicos crudos se lavaron una vez por centrifugación y se almacenaron a –20 °C hasta su uso (24Valdez S.R. Patterson S.I. Ezquer M.E. Torrecilla M. Lama M.C. Seltzer A.M. Synapse.. 2007; 61: 124-137Google Scholar). Para una reacción de desensamblaje típica, se incubó proteína sinaptosómica (2–4 μg) en un volumen de 20 μl que contenía Hepes-NaOH de 20 mm, pH 7,8, KCl de 100 mm, glicerol al 1% (v/v), DTT de 1 mm, TeTx o BoNT/B de 2 μm, α-SNAP de 8 μm, NSF o fosfo-NSF de 600 nm, ATP de 2,5 mm y MgCl2 de 2 mm. En las reacciones de control, se añadió EDTA de 10 mm para quelar el MgCl2 y así evitar la hidrólisis de ATP por NSF. Las reacciones se llevaron a cabo durante 15 min a 37 °C y se terminaron mediante la adición de tampón de muestra SDS que contenía Tris-HCl 50 mm, pH 6,8, SDS al 4% (p/v), glicerol al 12% (p/v), DTT 100 mm y Serva Blue G al 0,01% (p/v) y se incubaron durante 5 min adicionales a 95 °C antes de la separación por SDS-PAGE (25Schagger H. Von Jagow G. Anal. Biochem... 1987; 166: 368-379Google Scholar) e inmunotransferencia con el anticuerpo anti-sinaptobrevina. SDS-PAGE y Western Blots: antes de la electroforesis, las proteínas espermáticas se disolvieron en tampón de muestra SDS que contenía Tris-HCl 0,0625 m, pH 6,8, SDS al 2% (p/v), glicerol al 10% (p/v), β-mercaptoetanol al 5% (v/v) y azul de bromofenol al 0,05% mediante incubación durante 5 min a 95 °C, se separaron en geles de placas de poliacrilamida (26Laemmli U.K. Nature.. 1970; 227: 680-685Google Scholar) y se transfirieron a membranas de nitrocelulosa de 0,22μm (Hybond, GE Healthcare). La reactividad no específica se bloqueó mediante incubación durante 1 h a temperatura ambiente con gelatina al 3% disuelta en tampón de lavado (solución salina tamponada con fosfato, pH 7,6, Tween 20 al 0,1%). Las transferencias se incubaron con el anticuerpo antifosfotirosina (0.1 μg/ml en solución de bloqueo) durante 2 h a temperatura ambiente o durante la noche a 4 °C. Las transferencias anti-NSF se procesaron de manera similar a la antifosfotirosina, excepto que la solución de bloqueo contenía leche desnatada al 3% y polivinilpirrolidona al 1% (40.000 Mr, ICN promedio) en lugar de gelatina, y que el anticuerpo primario se diluyó 1:6.000 en leche desnatada al 3%. Para las muestras de cerebro, las transferencias se bloquearon en leche desnatada al 5% y el anticuerpo anti-sinaptobrevina 2 se usó a 0.05 μg/ml en solución de bloqueo. Se utilizaron IgG de cabra anti-ratón y anti-conejo conjugadas con peroxidasa de rábano picante como anticuerpos secundarios (0.25 μg/ml) con incubaciones de 1 h. El exceso del primer y segundo anticuerpos se eliminó lavando 5 × 7 min en tampón de lavado. La detección se realizó con un sistema de quimioluminiscencia (Western Lightning, PerkinElmer Life Sciences, Boston, MA) y la posterior exposición a la película de quimioluminiscencia HyperFilm™ ECL High performance (GE Healthcare) o CL-XPosure (Pierce, Tecnolab, Buenos Aires, Argentina) durante 1–10 min. Fosfo-NSF La desfosforilación por PTP1B—NSF se fosforiló con tirosina en E. coli TKB1 siguiendo un protocolo de dos pasos. En primer lugar, IPTG indujo la expresión de NSF; en segundo lugar, el ácido indolacrílico provocó la síntesis de la tirosina quinasa Elk, que fosforiló NSF in vivo. His6-fosfo-NSF se purificó con ácido níquel-nitrilotriacético-agarosa; la fosforilación de tirosina se confirmó mediante transferencia Western. Se incubó fosfo-NSF (310 nm) con 1 μg/ml de tipo salvaje o D181A PTP1B en un tampón que contenía Hepes-Na 50 mm, pH 7,4, NaCl 150 mm, EDTA 1 mm, DTT 3 mm e inhibidores de proteasa en un volumen de reacción final de 30 μl. Las incubaciones se llevaron a cabo a 30 °C en un baño de agua. En los momentos indicados, las reacciones se detuvieron con tampón de muestra SDS y los productos se analizaron mediante transferencia Western antifosfotirosina y anti-NSF. Electroforesis en gel bidimensional: se suspendieron fosfo-NSF recombinante (10–20 μg) y sedimentos de esperma congelado (150 × 106 células) en una solución de rehidratación que contenía 8 m de urea, 2% de CHAPS, 0,002% de azul de bromofenol, 0,5 mm de Na3VO4 y una mezcla de inhibidores de proteasa. Cada muestra se sonicó a 4 °C usando 2 x ráfagas de 15 s; el material insoluble se retiró por centrifugación. Se mezclaron alícuotas (150 μl) que contenían ∼150 μg de proteína de esperma solubilizada con 1 μl de anfolitos portadores (Pharmalyte pH 3–10) y se cargaron en tiras de gradiente de pH inmovilizado (IPG, geles Immobiline DryStrip, Amersham Biosciences) (7 cm, pH lineal 3–10). Las tiras de IPG se cubrieron con aceite mineral y se dejaron rehidratar durante 15 h a 20 °C; se añadió DTT de 100 mm justo antes de la corrida. El enfoque isoeléctrico se realizó a 20 °C utilizando un sistema de enfoque isoeléctrico Ettan IPGphor (Amersham Biosciences), con un programa de voltajes escalonados (30 min a 500 V, 30 min a 1000 V y 100 min a 5000 V). Después del enfoque, las tiras de IPG se incubaron inmediatamente en 10 ml de tampón de equilibrio (glicerol al 30%, SDS al 2%, urea 6 m, Tris-HCl 50 mm, pH 8,8 y azul de bromofenol al 0,002%) complementado con 100 mg de DTT durante 15 min a temperatura ambiente, seguido de tampón de equilibrio fresco (10 ml) que contenía 250 mg de yodoacetamida durante otros 15 min a temperatura ambiente. Luego, las tiras se colocaron encima de geles de placa de poliacrilamida al 8% (1 mm de espesor, 10 × 10 cm) y se mantuvieron en su lugar usando agarosa al 0,5% preparada en amortiguador de ejecución de SDS. A continuación, las proteínas se resolvieron a corriente constante (10–15 mA), se electrotransfirieron a membranas de nitrocelulosa y se inmunotransfirieron secuencialmente utilizando anticuerpos anti-NSF y antifosfotirosina. Las transferencias se separaron antes de volver a sondear en una solución que contenía HCl 0,1 n (30 min a temperatura ambiente con agitación vigorosa), seguido de dos lavados de 10 min en tampón de lavado y un lavado final de 10 min en agua bidestilada. Se requiere actividad de PTP después de Rab3 y antes de NSF durante el AR: recurrimos al inhibidor de PTP fotosensible I para determinar los pasos gobernados por la desfosforilación de tirosina de proteínas durante el AR. Este compuesto se une covalentemente al dominio catalítico de SHP-1 y PTP1B, bloqueando su actividad enzimática. La inhibición se invierte mediante irradiación con luz UV (27Arabaci G. Guo X.C. Beebe K.D. Coggeshall K.M. Pei D.J. Am. Chem. Soc... 1999; 121: 5085-5086Google Scholar). Razonamos que la RA se puede modelar para encajar en una vía de señalización lineal que opera a través de la siguiente secuencia (14De Blas G.A. Roggero C.M. Tomes C.N. Mayorga L.S. PLoS Biol.. 2005; 3: e323Google Scholar), donde las flechas simples significan que hay un paso entre las proteínas conectadas, y las flechas dobles significan que se desconoce el número de pasos que tienen lugar entre las proteínas conectadas: →→ exocitosis de calcio →→ Rab3 →→ α-SNAP/NSF → SNAREs (→→reensamblaje de proteínas → monoméricas de desensamblaje complejo cis en trans) →→ →→ SNAREs de eflujo de calcio intraacrosómico (cremallera completa en trans). Si los PTP catalizaban cualquiera de esos pasos desconocidos, el Inhibidor de PTP I detendría el AR en el momento en que se requiriera la actividad del primer PTP, porque la secuencia es lineal, mientras el sistema se mantuviera en la oscuridad. La fotorreversión de la inhibición causada por el inhibidor de PTP I debe reanudar la exocitosis. De hecho, cuando los espermatozoides permeabilizados se precargaron con el inhibidor I de PTP, el calcio no logró provocar la exocitosis cuando el sistema estaba protegido de la luz. La exocitosis se restauró tras la iluminación (Fig. 1B). Estos datos confirman que las PTP son necesarias para la exocitosis de los espermatozoides y también demuestran la aplicabilidad del inhibidor I de la PTP a nuestro estudio. El Inhibidor I de PTP sirve para colocar el requisito de factores relacionados con la fusión en los pasos que ocurren antes o después del primer paso sensible al Inhibidor I de PTP. Brevemente, el Inhibidor I de PTP permite que el calcio prepare la maquinaria de fusión hasta el punto en que se requiere el primer PTP. Un inhibidor de la etapa X (ver esquema en la Fig. 1A) y se iluminan los tubos. La resistencia al bloqueador X, reflejada en la exocitosis no afectada, implica que su objetivo se requiere aguas arriba de la actividad de PTP (Fig. 1A, arriba). La sensibilidad al bloqueador X, revelada por la ausencia de exocitosis, significa que su objetivo se encuentra después del paso sensible al inhibidor de PTP I (Fig. 1A, parte inferior). En la condición de control, el AR debe evitarse cuando se añade el bloqueador X antes del inductor (calcio en este caso) y se mantiene durante todo el experimento (no se muestra en el esquema). Preguntamos si el paso dependiente de PTP tiene lugar antes o después de Rab3A al bloquear la función de esta pequeña proteína G con un anticuerpo específico. El anticuerpo anti-Rab3A inhibió la exocitosis cuando se añadió antes, pero no después, del desafío con calcio. Por el contrario, los anticuerpos contra NSF y sinaptobrevina 2 fueron capaces de anular la exocitosis incluso cuando se añadieron después del calcio. El acrosoma es un depósito de calcio y la liberación de calcio intraacrosomal es obligatoria para la exocitosis. El quelante de calcio BAPTA conjugado con un grupo AM se acumula dentro del acrosoma en espermatozoides permeabilizados, evitando el RA. Cuando se combinó con el inhibidor I de PTP, BAPTA-AM mostró el mismo comportamiento que los anticuerpos anti-NSF y anti-sinaptobrevina (Fig. 1B, barras negras). Estos resultados sugieren que la actividad de PTP se requiere después de Rab3A, pero antes de NSF, SNAREs y calcio intraacrosómico, durante la cascada de señalización que conduce al AR, lo que nos permite actualizar la secuencia original de la siguiente manera: sustrato de →→ PTP de →→ Rab3 de calcio → - → sustrato P SNAREs →→ α-SNAP/NSF → SNAREs (→→reensamblaje de proteínas → monoméricas de desensamblaje del complejo cis en trans→→) →→ SNAREs de eflujo de calcio intraacrosómico (cremallera completa en trans) →→ exocitosis. Se requiere PTP1B para la exocitosis en un modelo AR de esperma humano: hemos demostrado que la actividad de PTP es necesaria para el AR (Fig. 1 y Ref. 20Tomas C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling P.M. Mayorga L.S. Dev. Biol... 2004; 265: 399-415Google Scholar). Debido a que uno de los PTP objetivo del inhibidor de PTP fotosensible I es PTP1B, y la enzima se ha detectado en humanos eyaculados y ratones epididimarios (20Tomes C.N. Roggero C.M. De Blas G. Saling P.M. Mayorga L.S. Dev. Biol... 2004; 265: 399-415Google Scholar) y rata (28Seligman J. Zipser Y. Kosower N.S. Biol. Reprod... 2004; 71: 1009-1015Google Scholar), nos preguntamos si esta fosfatasa podría modular la fosforilación de la proteína tirosina en el esperma humano. La PTP1B de longitud completa contiene 435 aminoácidos, aunque normalmente se utiliza una variante más corta que contiene todo el dominio catalítico para estudios bioquímicos. Para probar el efecto de este dominio, y el del mutante D181A que atrapa el sustrato, sobre el grado de fosforilación de tirosina de las proteínas, expresamos estas construcciones en E. coli, las introdujimos en esperma permeabilizado con slo y lisados celulares inmunotransferidos con un anticuerpo antifosfotirosina (Fig. 2A). El nivel de fosforilación de tirosina en células tratadas con PTP1B de tipo salvaje fue comparable con el de los controles no tratados, como fue el caso cuando PTP1B se sobreexpresó en células COS7 (19Flint A.J. Tiganis T. Barford D. Tonks N.K. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A... 1997; 94: 1680-1685Google Scholar). La fosforilación general de la tirosina de la proteína aumentó en respuesta a PTP1B D181A; el aumento desapareció con la enzima de tipo salvaje. Estos datos sugieren que PTP1B D181A se une y protege las proteínas espermáticas de la desfosforilación por PTP1B endógena. También sugieren que la PTP1B recombinante de tipo salvaje compite con el mutante D181A por los sustratos de esperma. Cuando se añadió a esperma humano permeabilizado, PTP1B D181A previno la exocitosis de una manera dependiente de la dosis (Fig. 2B). La PTP mutante inhibe el RA porque, aunque se une a los sustratos de PTP1B, no puede desfosforilarlos de manera eficiente. Por lo tanto, el mutante y el sustrato se bloquean en un complejo estable y "sin salida". La PTP1B de tipo salvaje superó al mutante D181A (Fig. 2C) y el inhibidor de PTP I (ver Fig. 1) protegido de la luz (Fig. 2D) en el AR, posiblemente por competitiFiles
pdf.pdf
Files
(16.0 kB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:e72bab06ebe02c8c5470aac9b7cdb774
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- PTP1B Dephosphorylates N - Ethylmaleimide - sensitive Factor and Elicits SNARE Complex Disassembly during Human Sperm Exocytosis
- Translated title (French)
- PTP1B déphosphoryle le facteur sensible au N-éthylmaléimide et provoque le désassemblage du complexe SNARE pendant l'exocytose du sperme humain
- Translated title (Spanish)
- PTP1B desfosforila el factor sensible a la N-etilmaleimida y provoca el desmontaje del complejo SNARE durante la exocitosis de esperma humano
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2073081229
- DOI
- 10.1074/jbc.m807614200
References
- https://openalex.org/W1533664076
- https://openalex.org/W1543112938
- https://openalex.org/W1555714096
- https://openalex.org/W1822252127
- https://openalex.org/W1969918683
- https://openalex.org/W1974374575
- https://openalex.org/W1975085160
- https://openalex.org/W1977158130
- https://openalex.org/W1977229240
- https://openalex.org/W1980705587
- https://openalex.org/W1980953168
- https://openalex.org/W1995088117
- https://openalex.org/W2000302106
- https://openalex.org/W2002095327
- https://openalex.org/W2013355944
- https://openalex.org/W2014129040
- https://openalex.org/W2017051139
- https://openalex.org/W2018289835
- https://openalex.org/W2018622809
- https://openalex.org/W2040240749
- https://openalex.org/W2045580924
- https://openalex.org/W2048379918
- https://openalex.org/W2054240180
- https://openalex.org/W2062628239
- https://openalex.org/W2063253418
- https://openalex.org/W2063651021
- https://openalex.org/W2073631720
- https://openalex.org/W2081518693
- https://openalex.org/W2087148455
- https://openalex.org/W2100837269
- https://openalex.org/W2105055300
- https://openalex.org/W2115102751
- https://openalex.org/W2118149443
- https://openalex.org/W2122910625
- https://openalex.org/W2122977798
- https://openalex.org/W2124984913
- https://openalex.org/W2150667140
- https://openalex.org/W2151864598
- https://openalex.org/W2162754718
- https://openalex.org/W2168923116
- https://openalex.org/W2197999064
- https://openalex.org/W2393967081
- https://openalex.org/W2781692874
- https://openalex.org/W4210958643
- https://openalex.org/W563463152