Fecundação e Reconhecimento de Gametas

A fecundação é o processo pelo qual um espermatozoide e um óvulo se reconhecem, se ligam e se fundem para formar um zigoto, restaurando o número diploide de cromossomos e ativando o desenvolvimento. O reconhecimento de gametas é o "aperto de mão" molecular que garante que um espermatozoide da espécie correta se ligue à camada do óvulo e que um único espermatozoide se funda com a membrana do óvulo.

Definition

A fecundação é a união de um espermatozoide haploide e um óvulo haploide, mediada por eventos sequenciais de reconhecimento na zona pelúcida e na membrana plasmática do óvulo, que produz um zigoto diploide e desencadeia a ativação do óvulo e o bloqueio da poliespermia.

Scope

O tópico abrange a capacitação espermática e a reação acrossômica, a ligação e penetração na zona pelúcida, o par de receptores de fusão IZUMO1-JUNO nas membranas do espermatozoide e do óvulo, a ativação do óvulo e os bloqueios que impedem a fecundação por mais de um espermatozoide. Trata a fecundação como um processo fisiológico e molecular; não é uma orientação clínica sobre concepção ou reprodução assistida.

Core questions

• Como um espermatozoide reconhece e se liga à zona pelúcida do óvulo?
• Quais moléculas medeiam a fusão das membranas do espermatozoide e do óvulo?
• Como o óvulo garante que apenas um espermatozoide o fertilize?
• Que mudanças no óvulo constituem a ativação após a fusão?

Key concepts

• Capacitação espermática
• Reação acrossômica
• Glicoproteínas da zona pelúcida (ZP1-ZP4)
• Receptores de fusão IZUMO1 e JUNO
• Ativação do óvulo e oscilações de cálcio
• Bloqueio da poliespermia
• Reação cortical e endurecimento da zona

Mechanisms

Espermatozoides ejaculados adquirem capacidade fertilizante através da capacitação no trato feminino, então se ligam à zona pelúcida do óvulo, uma camada glicoproteica cujos constituintes (incluindo ZP3) foram identificados como tendo atividade de receptor de espermatozoides. A ligação promove a reação acrossômica, liberando enzimas que ajudam o espermatozoide a penetrar na zona. Na superfície do óvulo, a proteína da membrana do espermatozoide IZUMO1 liga-se ao seu receptor no óvulo JUNO, uma interação necessária para que as membranas plasmáticas do espermatozoide e do óvulo se fundam. A fusão desencadeia a ativação do óvulo, incluindo oscilações intracelulares de cálcio e a reação cortical, que modifica a zona pelúcida e estabelece um bloqueio à poliespermia para que apenas um espermatozoide contribua com seu genoma.

Clinical relevance

A compreensão do reconhecimento de gametas sustenta a ciência da infertilidade e das tecnologias de reprodução assistida, como a fertilização in vitro e a injeção intracitoplasmática de espermatozoides, e explica por que defeitos na ligação à zona ou nas moléculas de fusão podem prejudicar a fertilização. Esta entrada descreve a fisiologia subjacente como material de referência e não fornece aconselhamento ou tratamento individualizado sobre fertilidade.

Evidence & guidelines

Grande parte dos detalhes moleculares provém da genética e bioquímica de camundongos: a identificação de glicoproteínas da zona com atividade de receptor de espermatozoides, a demonstração de que IZUMO1 é essencial para que os espermatozoides se fundam com os óvulos, e a descoberta de JUNO como seu parceiro no óvulo. Como os experimentos chave são em camundongos, a literatura observa que a via humana é amplamente conservada, mas não idêntica.

History

O trabalho do século XX estabeleceu a zona pelúcida como o local de ligação espermática espécie-específica, com Bleil e Wassarman identificando um receptor glicoproteico para espermatozoides em 1980. A base molecular da fusão de membranas foi esclarecida quando Inoue e colegas mostraram em 2005 que a proteína espermática Izumo é necessária para a fusão, e quando Bianchi e colegas identificaram JUNO como seu receptor no óvulo em 2014, completando um par de reconhecimento há muito procurado.

Key figures

• Paul M. Wassarman
• Masaru Okabe
• Naokazu Inoue
• Gavin J. Wright
• Jeffrey D. Bleil

Seminal works

• bleil-wassarman-1980
• inoue-2005
• bianchi-2014

Frequently asked questions

O que impede que mais de um espermatozoide fertilize um óvulo?

A fusão do primeiro espermatozoide desencadeia a reação cortical e alterações na zona pelúcida que, juntas, formam um bloqueio à poliespermia, impedindo que espermatozoides adicionais se liguem ou se fundam.

O que são IZUMO1 e JUNO?

IZUMO1 é uma proteína na superfície do espermatozoide e JUNO é seu receptor na superfície do óvulo; sua ligação é necessária para que as membranas do espermatozoide e do óvulo se fundam durante a fertilização.