牛血清白蛋白和HCO3−在小鼠精子获能过程中对GSK3α调控的差异性作用

为了使精子具有受精能力，哺乳动物精子需要在雌性生殖道或含有离子（如HCO3−、Ca2+、Na+和Cl−）、能量来源（如葡萄糖、丙酮酸）和血清白蛋白（如牛血清白蛋白（BSA））的确定培养基中进行获能。这些不同的分子启动连续和伴随的信号通路，导致获能。在生理上，获能诱导精子运动模式的变化（如超活化），并使精子为顶体反应（AR）做好准备，这是受精所必需的两个事件。在分子水平上，HCO3−激活非典型腺苷酸环化酶Adcy10（又称sAC），增加cAMP和下游cAMP依赖性通路。另一方面，BSA诱导精子胆固醇释放以及其他信号通路。这些发生在不同精子区室且具有不同动力学的信号事件如何相互协调尚不完全清楚。关于AR，最近的工作提出了糖原合酶激酶（GSK3α和GSK3β）的作用。GSK3α和GSK3β分别通过其N末端结构域中Ser21和Ser9残基的磷酸化而失活。在这里，我们提供的证据表明，GSK3α（而非GSK3β）存在于精子头部前部，并在获能过程中受到调节。有趣的是，BSA和HCO3−对GSK3α的调节方向相反。BSA诱导快速的GSK3α Ser21磷酸化，而HCO3−和cAMP依赖性通路使该残基去磷酸化。我们还表明，HCO3−诱导的Ser21去磷酸化由精子质膜电位（Em）的超极化和细胞内pH碱化介导。先前的报道表明GSK3激酶介导孕酮诱导的顶体反应。在这里，我们表明GSK3抑制也阻断Ca2+离子载体离子霉素诱导的顶体反应，表明GSK3激酶在细胞内Ca2+增加下游的作用，该增加是这种胞吐事件所必需的。总之，我们的数据表明GSK3α具有时间和双相性调节，BSA和HCO3−具有相反的作用。我们的结果还表明，这种调节是协调精子获能过程中顶体反应所必需的。