cGMP-abhängige Signalwege in Spermatozoen des Rindes

Abstract

Während die Rolle des Botenstoffes zyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) für die Biologie von Spermatozoen mariner Invertebraten wie dem Seeigel Strongylocentrotus purpurea sehr gut bekannt ist, sind die Erkenntnisse über die Bedeutung cGMP-abhängiger Signalwege und das Vorhandensein von cGMP-produzierenden Guanylatcyclasen und von cGMP-bindenden Effektormolekülen in Spermatozoen der Säugetiere bislang nur fragmentarisch. In der vorliegenden Arbeit ist es gelungen, (i) das Vorhandensein des NO-Rezeptors lösliche Guanylatcyclase (sGC) und der cGMP-abhängigen Proteinkinase I (PKG I) in Rinderspermato­zoen nachzuweisen, (ii) die funktionelle Aktivität der sGC in vivo durch cGMP-Konzentrati­onsbestimmungen und Nachweis NO-abhängiger Motilitätszunahme zu demonstrieren und (iii) die subzelluläre Lokalisation dieser beiden cGMP-Signalwegskomponenten aufzudecken: Sowohl die sGC als auch die PKG I finden sich im Hauptstück des Flagellums und die PKG I ist zusätzlich im Äquatorialsegment des Spermienkopfes zu finden. Nachdem ein aus dem retinalen cGMP-System bekannter Ionenkanal (CNG-Kanal) in Rinder­spermatozoen demonstriert wurde, wurde das Vorkommen weiterer Komponenten des retinalen cGMP-Systems untersucht, so auch des Aktivatorproteins (GCAP) der retinalen Guanylatcyclase. Bei diesen Versuchen zeigte sich die eminente Bedeutung von unabhängi­gen Kontrollen der Spezifität von beobachteten Signalen, nachdem die Kreuzreaktion des verwendeten Antikörpers mit einem Protein des selben Molekulargewichtes erst durch die Kombination von Immunpräzipitation und Massenspektrometrie aufgedeckt werden konnte. Die in dieser Arbeit gewonnenen Daten bilden eine wertvolle Grundlage für das weitere Verständnis der komplexen Rolle cGMP-abhängiger Signalwege in Spermatozoen der Säugetiere, da die Ergebnisse funktioneller Untersuchungen nur dann sinnvoll zu interpretieren sind, wenn essentielle Daten über das Vorkommen in Frage kommender Interaktionspartner in der Zelle vorhanden sind.