Ativação de terceirização de espermatozóides de peixe-zebra para os receptores ativados por protease dos ovos

Citação: Fissore RA, Lopes EM, Carpentiero F (2025) Ativação de terceirização de esperma de peixe-zebra para os receptores ativados por protease dos ovos. PLOS BIOL 23 (6): E3003214. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003214

Publicado: 18 de junho de 2025

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Financiamento: O (s) autor (s) não recebeu financiamento específico para este trabalho.

Interesses concorrentes: Os autores declararam que não existem interesses concorrentes.

Abreviações:
IP₃inositol 1,4,5-trifosfato; IP₃RASGAR₃ receptor; PAR-2, receptor 2 ativado por protease; PAR-2A, receptor ativado por protease 2A; PLCs, fosfolipases

A fertilização marca o início do desenvolvimento, pois os gametas de sexos opostos se unem para produzir progênie e garantir a continuidade das espécies. Um evento precoce e notável associado a essa união é a ativação do ovo, a primeira e transição e transitória no desenvolvimento que transforma duas células haplóides em um único zigoto competente e competente. A remodelação necessária, que se desenrola em minutos ou horas, é coordenada por um cálcio especializado (CA²⁺) sinal dentro do ovo (1Assim,2): Uma característica unificadora da ativação de ovos em uma variedade de estratégias de fertilização (Fig 1). Em um novo artigo nesta edição, MA e Carney (3) Descubra como o peixe -zebra (Danio Rerio) Ovos iniciam autonomamente um receptor ativado por protease 2 (PAR-2) CA²⁺ A elevação que se espalha como uma onda e atinge o antipodo em 1 minuto e representa o sinal de ativação. Eles também investigam a through de sinalização par-2 e sua associação com a CA²⁺ Transientes das divisões de clivagem.

As espécies animais podem ser amplamente categorizadas como fertilizantes internos ou externos. A fertilização interna ocorre nos órgãos reprodutivos femininos e é tipicamente observada em, mas não limitada a mamíferos, aves, répteis, insetos e nematóides. Em mamíferos e nematóides, a entrada de espermatozóides e a ativação do ovo são fortemente acoplados, com a entrada de espermatozóides acionando diretamente o CA ativador²⁺ sinal (1). Os insetos, no entanto, geralmente exibem uma separação temporal entre fertilização e ativação. Em DrosophilaA ativação do ovo é concluída antes da fertilização, enquanto que em outros insetos, a entrada de espermatozóides precede a ativação, mas em outros, ela não ocorre, levando à partenogênese.

Os peixes ósseos, incluindo o peixe -zebra, são fertilizantes externos, implicando que a entrada e ativação de espermatozóides ocorrem fora do corpo, normalmente na água. Outros fertilizantes externos incluem anfíbios, equinodermos e outros invertebrados marinhos (1). Para garantir a fertilização, os fertilizantes externos dependem de estratégias como amplexus, casaco de geléia, quimiotaxia de esperma e sinalização rápida na membrana plasmática do ovo para realizar reconhecimento de espermatozóides interespecíficos e bloquear a polisperma, respectivamente. Nessas espécies, incluindo o peixe Medaka, Oryzias Latipescontato com ou entrada de esperma desencadeia a ativação do ovo. No entanto, o mecanismo de ativação do ovo no peixe -zebra permaneceu incerto, apesar das evidências de que a entrada e a ativação de espermatozóides são eventos separados (4), em parte porque o início da ativação é imediato após a desova e seguido de perto a liberação do Milt do homem, obscurecendo o papel do esperma nesse processo. Em seu novo estudo (3), MA e Carney avançam evidências convincentes de que os ovos de peixe-zebra se ativam independentemente do esperma por meio de uma through Par-2. Seus resultados incluem a prevenção de eventos de ativação de ovos após a desova pure com ou sem esperma por inibidores de protease de serina e a falha do CRISPR/CAS9 gerado PAR2A Ovos mutantes homozigotos para ativar em circunstâncias semelhantes. Esses achados apontam para um novo mecanismo de ativação de ovos dependente do receptor ativado por protease no peixe-zebra. Pesquisas em outras espécies forneceram evidências convincentes para a participação de proteases e seus receptores na ativação de ovos. No entanto, os caminhos subjacentes permaneceram sem vergonha, ou seu papel essencial foi mascarado por redundância (5).

MA e Carney (3) também explorou a through de sinalização PAR-2 ​​durante a fertilização do peixe-zebra. Os PARs são receptores acoplados à proteína G, e sua ativação geralmente segue a clivagem parcial do receptor por uma proteinase que desencadeia um “ligante amarrado” ou outro mecanismo de ativação (6). Isso leva à sinalização a jusante, inositol 1,4,5-trifosfato (IP₃) Produção e CA²⁺ Lançamento through IP₃ Receptor (IP₃R) (5Assim,6). O papel do IP₃ A sinalização na ativação do ovo é conservada entre espécies, incluindo peixe -zebra, onde IP₃R A função foi demonstrada usando amplos antagonistas (7). Neste estudo (3), ovos tratados com 2-aminoetil difenilborinato ou um IP molecular₃O inibidor de R foi impedido de serem ativados após a desova. Além disso, IP₃ injeção resgatou a ativação em protease tratada com inibidor ou PAR-2A Ovos mutantes, demonstrando que a sinalização do PAR promove a ativação do ovo através do IP₃-CA canônico²⁺ caminho.

O envolvimento de IP₃ A sinalização sugere um papel das enzimas hidrolisantes a fosfoinositídeos, como fosfolipases (PLCs), que são bem caracterizadas na fertilização. Em invertebrados marinhos e XenopusIP₃ A produção é controlada pelas cinases de PLC e SRC, mas os receptores a montante permanecem desconhecidos (5Assim,8Assim,9). Nos mamíferos, um PLC específico para esperma é liberado no citosol após a fusão de gametas, desencadeando CA²⁺ oscilações (10). No peixe -zebra, os novos estudos transcriptômicos em ovos identificaram a expressão robusta de membros da família Gαq (gna11a e gna11b) junto com as isozimas PLCβ (plcb3 e plcb4), consistente com a sinalização canônica do PAR em outros sistemas (3). A inibição farmacológica da atividade de Gαq/11 e PLCβ produziu resultados variáveis ​​e, embora o inibidor da PLCβ U-73122 tenha bloqueado a ativação do ovo, os jogadores moleculares precisos a jusante do PAR-2 ​​precisam ser definidos com abordagens genéticas e moleculares.

Após o CA inicial²⁺ Ovos de peixe -zebra ativados sofrem de clivagens meroblásticas, cada uma acompanhada por uma CA discreta²⁺ transitório. CA dependente de IP₃R semelhante²⁺ picos ocorrem em clivagem precoce em Xenopus (11). MA e Carney argumentam que a sinalização do PAR-2 ​​é necessária para as clivagens dos blastômeros porque a inibição farmacológica do PAR-2 ​​os prejudica e não pode ser resgatada por IP exógena. No entanto, a injeção de IP₃ resgatou a ativação e, em muitos casos, divisão quase regular de blastomere, quando PAR2A é geneticamente inativado, como é o caso de PAR2A ovos mutantes. Portanto, apesar da demonstração adicional de que o PAR-2 ​​se localiza nos sulcos de clivagem, a extensão do par-2 e IP₃ A contribuição de sinalização para a divisão Blastomere requer esclarecimentos.

No geral, MA e Carney (3) demonstraram que a ativação do ovo de peixe-zebra é independente da entrada de espermatozóides e iniciada por um IP mediado por par-2₃-C²⁺ liberar. Essa sinalização desencadeia a ativação do ovo, mas o papel na divisão de blastômero permanece inconclusivo. As questões abertas incluem a identidade da serina protease que ativa o ligante par-2 amarrado (s) e a localização do par-2 na membrana do ovo. É importante ressaltar que este estudo identifica um receptor de membrana plasmática envolvida na ativação do desenvolvimento do embrião e confirma o papel essencial do IP₃-Ip₃R-CA²⁺eixo nesse processo. A conservação da sinalização do tipo PAR-2 ​​deve ser estendida, especialmente em espécies de fertilizantes externos, onde já está disponível evidências tentadoras. As descobertas aqui e a literatura de apoio nos lembram a ingenuidade inesgotável da natureza para criar soluções diversas, porém convergentes, para iniciar a vida entre espécies e ambientes, mesmo que não tenhamos conhecimento de muitos aspectos de sua origem e regulamentação.