Studien zur Aufklärung des Funktionsmechanismus der Akrosomenreaktion in Spermien: das Multi-PDZ-Domänen-Protein MUPP1 als molekularer Organisator beteiligter Signaltranduktionsmoleküle

Die Akrosomenreaktion in Spermien ist eine spezielle Form der Calcium-regulierten Exocytose in somatischen Zellen. Ausgelöst durch die Bindung des Spermiums an die Zona pellucida der Eizelle verschmilzt das mit hydrolysierenden Enzymen gefüllte akrosomale Vesikel an mehreren Kontaktstellen mit der Plasmamembran der männlichen Keimzelle, wodurch es zur Bildung einer Vielzahl von Pseudovesikeln und damit zur Freisetzung der akrosomalen Enzyme kommt. Bei diesem Prozess kann man zwei sequentielle und funktionell-gekoppelte Reaktionen unterscheiden: Durch den Kontakt des Spermiums mit der Zona pellucida wird zuerst ein kurzes Calcium-Signal ausgelöst, das die initialen Reaktionen der Vesikel-Anlagerung und Verankerung vermittelt. Anschließend wird durch das zeitlich-verzögerte aus dem Akrosom freigesetzte Calcium der finale Prozess der Fusionsporenbildung katalysiert. In jüngster Zeit hat sich gezeigt, dass die akrosomalen Sekretionsprozesse wie bei der Calcium-regulierten Exocytose in Neuronen durch die SNAREFusionsmaschinerie vermittelt werden. Jedoch sind die zugrunde liegenden molekularen Reaktionen und speziell die Mechanismen, die eine simultane Ausbildung einer Vielzahl von Fusionsporen entlang der Plasmamembran ermöglichen, gleichzeitig aber eine unbeabsichtigte Exocytosereaktion verhindern, noch weitgehend unverstanden. Im Rahmen meiner Doktorarbeit konnte ich zeigen, dass das Adapterprotein Multi-PDZ-Domänen Protein (MUPP1) in Spermien lediglich im Bereich des Akrosoms und dort entlang der akrosomalen Membran und der Plasmamembran lokalisiert ist. Damit scheint MUPP1 ein vielversprechender Kandidat, um mit Hilfe seiner 13 modular aufgebauten PDZ-Proteininteraktionsmotive eine Art Proteinnetzwerk unterhalb der Plasmammembran auszubilden. Mit diesem könnte durch Interaktion mit distinkten Signalmolekülen der sequentiell-verlaufenden akrosomalen Exocytose die simultane Bildung der zahlreichen Fusionsporen sichergestellt werden. Um diese Hypothese zu überprüfen, hab.