Ubiquitinizzazione e sumoilazione degli spermatozoi

Il processo di fecondazione consente a due cellule differenziate (uovo e spermatozoo) di incontrarsi per formare uno zigote che poi darà vita ad un nuovo individuo. Tuttavia, prima della loro interazione, i due gameti devono subire modificazioni sia strutturali che, soprattutto, funzionali, che, se non si completano, portano ad un fallimento del processo. Per quanto riguarda lo spermatozoo, una volta che si è completata la spermatogenesi (processo che avviene a livello testicolare, durante la quale le cellule germinali differenziano in spermatozoi maturi), viene rilasciato nell’epididimo. Queste cellule, durante l’attraversamento del tratto iniziale dell’epididimo, sono biologicamente incompetenti, per cui prive di quelle caratteristiche richieste per la fecondazione (come motilità e capacità di legarsi all’oocita). Durante il transito epididimario gli spermatozoi acquisiscono parte della loro funzionalità biologica, di modo che, dopo l’eiaculazione, sono dotati di movimento (motilità di tipo attivata) e sono capaci di partecipare alla complessa cascata di interazioni che culminano nella fecondazione dell’oocita. L’acquisizione della competenza funzionale avviene in assenza completa di attività trascrizionale e traduzionale da parte degli spermatozoi. Infatti, per mantenere l’integrità cromatinica del loro genoma fino all’interazione con l’oocita, gli spermatozoi possiedono un DNA altamente condensato, dove gli istoni sono sostituiti in larga parte dalle protamine, facendo sì che i processi di trascrizione e, quindi, traduzione delle proteine risultino silenti. Per tale motivo è universalmente accettato che le modificazioni post-traduzionali rappresentano gli unici mezzi con i quali gli spermatozoi possono acquisire la propria funzionalità. Tra queste modificazioni quelle maggiormente descritte sono fosforilazione, glicosilazione, ubiquitinazione e sumoilazione. Le fosforilazioni in tirosina e serina/treonina sono le modificazioni più frequenti ed importanti per l’attivazione delle vie di segnalazione intracellulari degli spermatozoi implicate nella fecondazione. I processi regolati da queste modificazioni sono capacitazione, motilità iperattivata, reazione acrosomiale e fusione oocita-spermatozoo. Altre due modificazioni proteiche, ubiquitinazione e sumoilazione, sembrano anch’esse avere ruoli essenziali per la regolazione delle funzioni spermatozoarie. Ubiquitinazione e sumoilazione sono due processi simili che, in alcuni casi, interagiscono tra di loro con effetti sinergici e/o antagonistici. Queste modificazioni consistono nel legame covalente e reversibile di piccoli peptidi, ubiquitina e SUMO, a proteine bersaglio, spesso a comune dei due sistemi di modificazione post-traduzionale. Ubiquitina e SUMO creano un legame isopeptidico tra il loro residuo di glicina C-terminale ed il gruppo ε-aminico di un residuo di lisina della proteina bersaglio. In questo capitolo vengono sintetizzate le principali funzioni di queste modificazioni proteiche negli sperrmatozoi umani.