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ZP3

La proteína 3 de unión a los espermatozoides de la zona pelúcida , también conocida como glucoproteína 3 de la zona pelúcida (Zp-3) o receptor de esperma , es una proteína que c...

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La proteína 3 de unión a los espermatozoides de la zona pelúcida , también conocida como glucoproteína 3 de la zona pelúcida (Zp-3) o receptor de esperma , es una proteína que contiene un módulo ZP que en los humanos está codificada por el gen ZP3 . [5] La ZP3 es la glucoproteína de la zona pelúcida más importante para inducir la reacción del acrosoma de los espermatozoides al comienzo de la fertilización . [6]

Función

La zona pelúcida (ZP) es una matriz extracelular especializada que rodea al ovocito y al embrión en sus primeras etapas. Está compuesta por tres o cuatro glicoproteínas (ZP1-4) con diversas funciones durante la ovogénesis, la fertilización y el desarrollo preimplantacional. La proteína codificada por este gen es un componente estructural importante de la ZP y funciona en la unión primaria y la estimulación de la reacción acrosómica del espermatozoide. La proteína naciente contiene una secuencia de péptido señal N-terminal, un módulo de "dominio ZP" conservado , un sitio de escisión de furina de consenso (CFCS), un parche hidrofóbico externo bloqueador de polimerización (EHP) y un dominio transmembrana C-terminal. La escisión en el CFCS separa la proteína madura del EHP, lo que le permite incorporarse a los filamentos nacientes de ZP. Una variación en el último exón de este gen ha servido anteriormente como base para un locus ZP3 adicional; sin embargo, la revisión de la secuencia y la literatura revela que solo hay un locus ZP3 de longitud completa en el genoma humano. Otro locus que codifica una transcripción bipartita denominada POMZP3 contiene una duplicación de los últimos cuatro exones de ZP3, incluida la variación descrita anteriormente, y se corresponde estrechamente con este gen. [5]

Los ortólogos de estos genes se encuentran en todos los vertebrados. La rana de uñas occidental parece tener dos ortólogos, y la lamprea marina tiene siete. [7]

Estructura 3D

Los estudios cristalográficos de rayos X de la mitad N-terminal de ZP3 de mamíferos ( PDB : 3D4C, 3D4G, 3EF7, 5OSQ ​) [8] así como de su homólogo aviar de longitud completa ( PDB : 3NK3, 3NK4 ​) [9] revelaron que el módulo ZP de la proteína consta de dos dominios similares a inmunoglobulinas, ZP-N y ZP-C. Este último, que contiene EHP así como un subdominio específico de ZP3, interactúa con el dominio ZP-N de una segunda molécula para generar una disposición homodímera antiparalela necesaria para la secreción de proteínas. [9]

Mutaciones

La zona pelúcida (ZP) es una matriz compleja de glicoproteína que rodea al ovocito y desempeña un papel crucial en la unión de los espermatozoides durante la reproducción. En última instancia, al facilitar la unión de los espermatozoides y la iniciación de la reacción del acrosoma, las proteínas ZP son esenciales para la reproducción y tienen un impacto importante en la fertilidad. Una investigación a través del Journal of Cellular and Molecular Medicine realizó experimentos para determinar los mecanismos que rodean las posibles mutaciones del gen ZP y cómo afectarían a la fertilidad. [10] Al realizar la secuenciación del exoma completo, aislaron un genoma que tenía una mutación en los genes ZP3 y ZP1. Luego transfectaron estos genes en cultivos de células HeLa y realizaron una variedad de pruebas para aislar las consecuencias de estas mutaciones. Los autores escribieron lo siguiente con respecto a sus resultados:

“Los resultados indican que las mutaciones están implicadas en la secreción reducida de ZP1 y ZP3 y que conducen a una falla en la conexión de los filamentos de ZP in vitro. Los datos sugieren que es posible que las mutaciones estén implicadas en el fenotipo de falta de ZP, lo que debe investigarse más a fondo in vivo”. (Cao, Qiqi, et al.)

Está claro que las proteínas ZP son cruciales para expresar un fenotipo ZP correcto en humanos, en el que todas las proteínas ZP 1-4 funcionan correctamente. Sin esta interfaz de función proteica adecuada, se inhibe la unión de los espermatozoides y se compromete la fertilidad.

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSG00000188372 – Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Lanzamiento de Ensembl 89: ENSMUSG00000004948 – Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia de PubMed humana:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia PubMed de ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU . .
  5. ^ ab "Entrez Gene: glicoproteína 3 de la zona pelúcida (receptor de esperma)".
  6. ^ Litscher, ES; Williams, Z.; Wassarman, PM (2009). "Glicoproteína ZP3 de la zona pelúcida y fertilización en mamíferos". Reproducción molecular y desarrollo . 76 (10): 933–941. doi :10.1002/mrd.21046. PMID  19504560. S2CID  21186053.
  7. ^ "Base de datos EggNOG | Predicciones de ortología y anotación funcional". eggnogdb.embl.de . Archivado desde el original el 4 de marzo de 2019 . Consultado el 5 de marzo de 2019 .
  8. ^ Monné M, Han L, Schwend T, Burendahl S, Jovine L (2008). "La estructura cristalina del dominio ZP-N de ZP3 revela el pliegue central de las capas de los huevos de los animales". Nature . 456 (7222): 653–7. Bibcode :2008Natur.456..653M. doi :10.1038/nature07599. hdl : 11563/8930 . PMID  19052627. S2CID  4430083. PDB : 3D4C, 3D4G, 3EF7
  9. ^ ab Han L, Monné M, Okumura H, Schwend T, Cherry AL, Flot D, Matsuda T, Jovine L (2010). "Información sobre el ensamblaje de la capa del huevo y la interacción entre el huevo y el espermatozoide a partir de la estructura de rayos X de la ZP3 de longitud completa". Cell . 143 (3): 404–15. doi : 10.1016/j.cell.2010.09.041 . hdl : 11563/8931 . PMID  20970175. S2CID  18583237. PDB : 3NK3, 3NK4
  10. ^ Cao, Qiqi; Zhao, Chun; Zhang, Xiaolan; Zhang, Heng; Lu, Qianneng; Wang, Congjing; Hu, Yue; Ling, Xiufeng; Zhang, Junqiang; Huo, corrió (22 de junio de 2020). "Las mutaciones heterocigotas en ZP1 y ZP3 provocan un trastorno de formación de ZP e infertilidad femenina en humanos". Revista de Medicina Celular y Molecular . 24 (15): 8557–8566. doi :10.1111/jcmm.15482. ISSN  1582-1838. PMC 7412702 . PMID  32573113. 

[1]

Lectura adicional

  • Bansal P, Chakrabarti K, Gupta SK (2009). "La actividad funcional del receptor primario de esperma humano ZP3 reside hacia su extremo C". Biol. Reprod . 81 (1): 7–15. doi : 10.1095/biolreprod.108.074716 . PMID  19246320.
  • Bleil JD, Wassarman PM (1980). "Interacción entre el espermatozoide y el óvulo de mamíferos: identificación de una glicoproteína en la zona pelúcida del óvulo de ratón que posee actividad receptora para el esperma". Cell . 20 (3): 873–82. doi :10.1016/0092-8674(80)90334-7. PMID  7418009. S2CID  29105880.
  • Caballero-Campo P, Chirinos M, Fan XJ, et al. (2006). "Efectos biológicos de las proteínas recombinantes de la zona pelúcida humana sobre la función del esperma". Biol. Reprod . 74 (4): 760–8. doi : 10.1095/biolreprod.105.047522 . PMID:  16407501.
  • Chamberlin ME, Dean J (1990). "Homólogo humano del receptor de esperma de ratón". Proc. Natl. Sci. USA . 87 (16): 6014–8. Bibcode :1990PNAS...87.6014C. doi : 10.1073/pnas.87.16.6014 . PMC  54462 . PMID  2385582.
  • Chiu PC, Wong BS, Chung MK, et al. (2008). "Efectos de las glucoproteínas 3 y 4 de la zona pelúcida humana nativa en la reacción del acrosoma y la unión de la zona pelúcida de los espermatozoides humanos". Biol. Reprod . 79 (5): 869–77. doi : 10.1095/biolreprod.108.069344 . PMID  18667750.
  • Choudhury S, Ganguly A, Chakrabarti K, et al. (2009). "Vacuna de ADN que codifica una proteína quimérica que comprende epítopos de ZP3 y ZP4 humanos: inmunogenicidad y caracterización de anticuerpos". J. Reprod. Immunol . 79 (2): 137–47. doi :10.1016/j.jri.2008.09.002. PMID  19004505.
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  • Jovine L, Qi H, Williams Z, Litscher E, Wassarman PM (2002). "El dominio ZP es un módulo conservado para la polimerización de proteínas extracelulares". Nat. Cell Biol . 4 (6): 457–61. doi :10.1038/ncb802. PMID  12021773. S2CID  11575790.
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  • Ni Y, Li K, Xu W, et al. (2007). "Reacción del acrosoma inducida por los péptidos recombinantes de la zona pelúcida humana 3 rhuZP3a22 aproximadamente 176 y rhuZP3b177 aproximadamente 348 y su mecanismo". J. Androl . 28 (3): 381–8. doi : 10.2164/jandrol.106.001289 . PMID  17192598.
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  • Wassarman PM, Jovine L, Litscher ES (2001). "Un perfil de fertilización en mamíferos". Nat. Cell Biol . 3 (2): E59–64. doi :10.1038/35055178. PMID  11175768. S2CID  6172791.
  • Zhao M, Boja ES, Hoodbhoy T, et al. (2004). "Análisis de espectrometría de masas de ZP3 humana recombinante expresada en células CHO deficientes en glicosilación". Bioquímica . 43 (38): 12090–104. doi :10.1021/bi048958k. PMID  15379548.
  • Zhao M, Gold L, Ginsberg AM, et al. (2002). "El sitio de escisión de furina conservado no es esencial para la secreción e integración de ZP3 en la capa extracelular del huevo de ratones transgénicos". Mol. Cell. Biol . 22 (9): 3111–20. doi :10.1128/MCB.22.9.3111-3120.2002. PMC  133755. PMID  11940668 .

Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que se encuentra en el dominio público .


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  1. ^ Cao, Qiqi, et al. “Las mutaciones heterocigotas en ZP1 y ZP3 provocan la formación de ...” Journal of Cellular and Molecular Medicine, Wiley Online Library, 22 de junio de 2020, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jcmm.15482.
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