Identificación de proteínas de novo en espermatozoides de mamíferos mediante tomografía crioelectrónica in situ y...

Área de la Ciencia:

• Biología celular
• Biología estructural
• Proteomía

Sus antecedentes:

• La comprensión de las vías celulares requiere enfoques multi-técnicas para la identificación de proteínas, la localización y la determinación de la estructura.
• La estructura y la función del esperma de los mamíferos dependen de mecanismos moleculares complejos dentro del axonema.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y aplicar un nuevo flujo de trabajo que integre la criotomografía celular y el modelado AlphaFold2 para el análisis estructural in situ del esperma de mamíferos.
• Identificar nuevas proteínas asociadas con los microtúbulos axonémicos del esperma y dilucidar sus funciones.

Principales métodos:

• Se utilizó la criotomografía celular y el promedio del subtomograma para lograr reconstrucciones de alta resolución de las estructuras de microtúbulos axonémicos (6,0 Å).
• Los modelos de proteína predichos por AlphaFold2 del proteoma del ratón se emparejaron computacionalmente con las densidades específicas del esperma de los datos de cryo-ET.
• Se realizó un nocaut genético de Tektin 5 (Tekt5-/ -) para investigar su función in vivo.

Principales resultados:

• Las reconstrucciones cryo-ET de alta resolución permitieron la identificación imparcial de proteínas específicas del esperma al coincidir con los modelos AlphaFold2.
• Tektin 5, CCDC105 y SPACA9 fueron identificados como nuevas proteínas asociadas a los microtúbulos dentro del axonema espermático.
• Estas proteínas forman una red de interacción que enlaza los microtúbulos dobles, influyendo en sus propiedades mecánicas, como lo demuestra el flagelo deformado en el esperma Tekt5-/-.

Conclusiones:

• El estudio presenta un poderoso flujo de trabajo de proteómica visual celular para la biología estructural in situ.
• Las proteínas identificadas, particularmente Tektin 5, juegan un papel crucial en el mantenimiento de la estructura flagelar y la integridad mecánica del esperma.
• Este trabajo avanza en nuestra comprensión de la arquitectura molecular y las funciones in vivo de los componentes del esperma de los mamíferos.