Sledování funkčních parametrů kančích spermií během inhibice proteasomu při in vitro kapacitaci

Bc. Lenka Hackerová

Master's thesis

Monitoring of functional parameters of boar spermatozoa during proteasomal inhibition during in vitro capacitation

Abstract:

Série biochemických a biofyzikálních změn v průběhu kapacitace iniciuje signální dráhu vedoucí k fosforylaci proteinů. Právě tyrozinová fosforylace souvisí nejen se změnou charakteru pohybu spermií v průběhu kapacitačního procesu, takzvanou hyperaktivací, ale reguluje i aktivitu proteazomu zodpovědného za degradaci proteinů. Proteazomální aktivita však může přímo či nepřímo kontrolovat aktivitu proteinkináz, které fosforylační proces katalyzují. Inhibice proteazomu proteazomálním inhibitorem MG132 by se mohla promítnout ve změnách v hlavním oddílu bičíku spermií, což by se mohlo projevit změnou jejich pohyblivosti během kapacitace. Cílem diplomové práce bylo prostřednictvím počítačové analýzy spermatu (computer – aided sperm analysis, CASA) vyhodnotit vliv inhibitoru MG132 na kinetické parametry motility kančích spermií. Efekt inhibitoru MG132 byl sledován na spermiích inkubovaných po dobu 2 hodin v kapacitačním médiu. Spermie byly inkubovány s DMSO a inhibitorem v koncentracích 10, 25, 50 a 100 μM. Funkční parametry motility spermií byly hodnoceny prostřednictvím systému CASA v nulté, první a druhé hodině inkubace. Kromě toho byla po kapacitaci a indukci akrozomální reakce u jednotlivých vzorků spermií sledována integrita akrozomu, který byl značen prostřednictvím PNA lektinu. Šířka oscilace hlavičky (ALH) je jediným parametrem, kde byl vůči kontrolní skupině pozorován významný signifikantní rozdíl u všech sledovaných vzorků s inhibitorem v první i druhé hodině kapacitace. Dvě nejvyšší koncentrace inhibitoru MG132 negativně ovlivnily všechny ostatní sledované kinetické parametry spermií (VAP, VCL, VSL, STR, LIN), což poukazuje na zapojení proteazomu do regulace motility samčích pohlavních buněk během kapacitačního procesu.

Abstract:

A series of biochemical and biophysical changes during capacitation initiate a signaling pathway leading to protein phosphorylation. It is the tyrosine phosphorylation that is associated not only with the change in the pattern of sperm movement during the capacitation process, so–called hyperactivation, but it also regulates the activity of the proteasome which is responsible for protein degradation. However, the proteasomal activity can directly or indirectly control the activity of protein kinases that catalyze the phosphorylation process. The proteasome inhibition by proteasome inhibitor MG132 could be reflected in the changes in the main compartment of the sperm flagellum, which could result in a change in their mobility during capacitation. The aim of this thesis was to evaluate the influence of MG132 inhibitor on kinetic parameters of motility of boar sperm via computer aided sperm analysis (CASA). The effect of the MG132 inhibitor was monitored on the sperms incubated for 2 hours in a capacitation medium. The sperms were incubated with DMSO and the inhibitor at 10, 25, 50 and 100 µM concentrations. The sperm motility functional parameters were evaluated by the CASA system at zero, first and second hour of the incubation. In addition, the acrosome integrity, which was labeled with PNA lectin, was monitored after the capacitation and the induction of acrosomal reaction in individual sperm samples. Amplitude of lateral head displacement (ALH) is the only parameter where a major significant difference was observed in all samples with inhibitor in both the first and second hour of capacitation in comparison with the control group. The two highest concentrations of MG132 inhibitor negatively affected all the other monitored sperm kinetic parameters (VAP, VCL, VSL, STR, LIN), which points out the involvement of the proteasome in regulating the motility of male sex cells during the capacitation process.

Keywords

spermie, kapacitace, kapacitační médium, proteasom

Keywords

sperm, capacitation, capacitation medium, proteasome

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Mgr. Markéta Sedmíková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Biotechnology / Reproduction Biotechnology