Un nou mecanisme podria explicar com els espermatozoides de peixos poden fertilitzar en el medi aquàtic

En un article publicat a la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) investigadors de l'IRTA, de l'Institut de Biotecnologia i Biomedicina (IBB) de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i de la Universitat de Bergen, juntament amb l'Institut d'Investigació Marina de Noruega, presenten el descobriment i evolució d'una nova via intracel·lular de defensa a l'estrès osmòtic que s'activa en els espermatozoides de peixos quan s'alliberen a l'medi aquàtic. La troballa revela per primera vegada que els peixos han evolucionat solucions adaptatives cada vegada més complexes per maximitzar la natació dels espermatozoides en condicions d'elevat estrès osmòtic i oxidatiu. Aquestes adaptacions suposen un avantatge per a la fertilització competitiva i ajuden a explicar l'èxit evolutiu dels peixos en el medi marí.

El mecanisme descobert per l'equip d'investigadors consisteix en el ràpid transport d'un canal molecular d'aigua (acuaporina) a la mitocòndria dels espermatozoides, on actua com un canal de sortida del peròxid d'hidrogen (H2O2), peroxiporina, durant la producció d’energia, mantenint així la motilitat dels flagels espermàtics. D'aquesta manera, el trànsit intracel·lular d'aquesta peroxiporina regula directament la velocitat i la motilitat progressiva dels espermatozoides en el medi aquàtic.

Sorprenentment, els investigadors han descobert que la inserció de la peroxiporina a la mitocòndria està controlada per una sèrie de cascades de senyalització intracel·lular cada vegada més sofisticades. Així, en espècies de peixos que pertanyen a llinatges més ancestrals, com el peix zebra i el salmó de l'Atlàntic, els espermatozoides s'activen en aigua dolça, el transport de la peroxiporina està controlada per una única via activada per una elevació en la concentració de l'calci intracel·lular. Per contra, en espècies marines evolutivament més modernes, com la daurada, en la qual l'activació dels espermatozoides ocorre en aigua marina, i per tant en un ambient altament hiperosmòtic, la interacció entre la via del calci i altres vies activades per estrès oxidatiu genera un efecte multiplicador en el transport de la peroxiporina a la mitocòndria.

Els científics han aconseguit replicar aquest mecanisme de transport a la mitocòndria en una línia cel·lular humana, el que ha revelat quines diferències en el patró de modificació de la peroxiporina mitjançant fosforilació entre espermatozoides marins i d'aigua dolça conformen el mecanisme molecular que controla l'efecte multiplicador en el transport de canal a la mitocòndria.

Article de referència:

François Chauvigné, Carla Ducat, Alba Ferré, Tom Hansen, Montserrat Carrascal, Joaquín Abián, Roderick Nigel Finn, Joan Cerdà. 2021. A multiplier peroxiporin signal transduction pathway powers piscine spermatozoa. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. https://doi.org/10.1073/pnas.2019346118