Regulasi Stabilitas & Fusi Membran Pada Reaksi Akrosom

Spermatozoa:Maturasi hingga reaksi akrosomR. Taufiq Purna Nugraha

Judul1PendahuluanPada individu jantan, spermatozoa yang dihasilkan memegang peranan kunci pada saat fertilisasibiology.ucsd.edu

MaturasiSperma di produksi pada testis untuk kemudian disalurkan ke saluran epididimis sebagai tempat penyimpananDi epididimis sperma akan mengalami proses pematangan sehingga mempunyai kemampuan membuahi

Reproduksi merupakan suatu tahapan bagi tiap mahluk hidup untuk mempertahankan keberadaan jenisnya3

Sel spermatozoa dewasa merupakan sel haploid yang telah sangat terdeferensiasi dengan memiliki bagian kepala dan ekor (gambar 1). Bagian kepala terdiri dari tudung akrosom dan nukleus yang berisi informasi genetik paternal, sedangkan bagian ekor terdiri dari bagian-bagian yang terkait dengan pergerakan seperti mitokondria, axonema, outer dense fiber dan fibrous sheet (Toshimori 2009).

4

Struktur Membran Sperma5Perkembangan Kemampuan Sperma Pada Cauda Epididimis

Setelah proses spermatogenesis dan spermiogenesis di dalam testes, sel spermatozoa kemudian disalurkan menuju saluran epididymis. Walaupun proses pembentukan spermatozoa ketika keluar dari testes telah selesai, namun spermatozoa tersebut belum memiliki kemampuan untuk bergerak maju (motilitas progresif) maupun kemampuan untuk membuahi sel telur.

Pada saluran epididymis sel spermatozoa pada perjalanannya dari kaput ke kauda epididymis akan mengalami proses pematangan dari yaitu penambahan kemampuan untuk motilitas progresif dan kemampuan untuk membuahi sel telur pada saat fertilisasi (Visconti et.al, 1998; Nolan & Hammerstedt, 1997).6PhosphatidylcholinePolyunsaturated fatty acyl chain (rantai asam lemak tak jenuh ganda) Peningkatan volume molekular dari rantai acyl tak jenuh seperti PC, menyebabkan rasio antara grup kepala dengan area permukaan rantai acyl menjadi lebih kecilMengakibatkan jarak yang lebih besar antara kepala fosfolipid yang berdekatan pada membranKeregangan ini menyebabkan terganggunya ikatan hydrogen dan melemahkan lapisan hidrofilik dipermukaan membranIkatan yang melemah pada bagian hidrofilik ini menyebabkan bagian dalam yang hidrofobik menjadi mudah ditembus oleh air.

2Abbreviations AR, acrosome reaction; PC, phosphatidylcholine;DLPC, dilauroylphosphatidylcholine; LPC, lysophosphatidylcholine;PE, phosphatidylethanolamine; PS,phosphatidylserine; OL, outer leaflet; PM, plasma membrane;IL, inner leaflet; ZP, zona pellucida.

7

Perkembangan Kemampuan Sperma Pada Cauda EpididimisPada saat memasuki kaput epididymis sel spermatozoa secara fungsional belumlah matang/dewasa dalam artian belum memiliki kemampuan motilitas dan belum dapat mengenali zona pelusida

Analisa dari komposisi membran sel bagian anterior dari sperma domba (tabel 1.) menunjukkan bahwa PC merupakan komponen paling dominan dengan phospatidylethanolamine (PE) dan sphingomyelin dalam jumlah yang lebih sedikit serta phosphatidylserine (PS) dan phospatidylinosotol dalam jumlam yang sangat kecil. Komposisi ini serupa dengan komposisi pada membran sel lainnya pada mamalia (Nolan & Hammerstedt, 1997).

Pada saat mencapai kauda epididimis untuk penyimpanan akhir bagian anterior dari mebran plasma kepala sperma telah mengalami perubahan yang drastis berupa penggantian 50 % Phosphatidylethanolamine (PE) dengan Phosphatidylcholine (PC) dan peningkatan rasio antra sterol-fosfolipid menjadi 0.44 dari sebelumnya sebesar 0.26.

komposisi PC yang tinggi bersifat labil dan mempunyai potensi fusogenik yang tinggi sehingga memungkinkan terjadinya peleburan membran pada reaksi akrosom, hal ini dikarenakan peningkatan volume molekular dari rantai acyl tak jenuh seperti PC menyebabkan rasio antara grup kepala dengan area permukaan rantai acyl menjadi lebih kecil, yang mengakibatkan jarak yang lebih besar antara kepala fosfolipid yang berdekatan pada membran. Keregangan ini menyebabkan terganggunya ikatan hydrogen dan melemahkan lapisan hidrofilik dipermukaan membran. Ikatan yang melemah pada bagian hidrofilik ini menyebabkan bagian dalam yang hidrofobik menjadi mudah ditembus oleh air

8

Struktur Membran Sperma9PhosphatidylcholineAnterior dari plasma membran sperma domba memiliki komposisi lipid yang terdiri dari PE dan PC dengan rasio sterol terhadap fosfolipid sebesar 0.26. Aktifitas aminophospholipid translocase pada sperma di kaput epididimis menyebabkan distribusi PE dan PC tersebar asimetri pada lapis luar dan lapis dalam membran plasma.Pada kauda epididimis untuk penyimpanan akhir bagian anterior dari membran plasma kepala sperma telah mengalami perubahan yang drastis berupa penggantian 50 % PE dengan PC dan peningkatan rasio antra sterol-fosfolipid menjadi 0.44.

2Abbreviations AR, acrosome reaction; PC, phosphatidylcholine;DLPC, dilauroylphosphatidylcholine; LPC, lysophosphatidylcholine;PE, phosphatidylethanolamine; PS,phosphatidylserine; OL, outer leaflet; PM, plasma membrane;IL, inner leaflet; ZP, zona pellucida.

10PhosphatidylcholinePermukaan membran dengan komposisi PC yang tinggi bersifat labil dan mempunyai potensi fusogenik yang tinggi.

11Mekanisme PengamananSperma dalam posisi matang telah memiliki kemampuan fusogenik yang tinggi dengan strukrur membran yang labil.Namun hal ini menjadi tidak menguntungkan pada saat penyimpanan karena membran sel dapat melebur sewaktu waktu.Karena itu diperlukan suatu mekanisme pengamanan untuk mencegah terjadinya reaksi akrosom dini12Pencegahan Reaksi Akrosom Dini

Salah satu mekanisme pengamanan ini adalah peningkatan PC yang diperantarai oleh enzyme aminophospholipid translokase akan memindahkan PE dan PS menuju lapisan dalam pada membran sel dan meninggalkan PC ke lapisan luar dari membran bilayer. Sehingga potensi ini diminimalisasi melalui distribusi yang asimetrik dari lipid (PC terdapat dibagian lapis luar).

13Enzim aminophospholipids translocaseMentransport aminophospholipids dari lapis luar plasma membran ke lapis dalam. Enzim aminophospholipids translocase ini hanya bekerja spesifik terhadap PE dan PS dan tidak mentransfer phopholipid membran lain seperti PC atau SM. Enzim translocase ini sensitive terhadap tingkat ATP selular dan dapat dihambat oleh peningkatan Ca2+ intraseluler. Penghambatan translocase oleh Ca2+ terdapat pada fase seperma dewasa14Enzim Aminophospholipids Translocase berperanan dalam menyebabkan formasi asimetri dari membran plasma anterior dari kepala spermaEnzim Aminophospholipids Translocase

15Namun proporsi PC yang tinggi masih memungkinkan masuknya PC pada bagian Inner Leaflet dari Membrane BilayerEnzim Aminophospholipids Translocase16KolesterolPada saat transit di epididimis, membran sel sperma menjadi jenuh dengan kolesterol melalui mekanisme lipid transfer protein dan protein lipoprotein-like lipid. Tingginya kadar kolesterol menyebabkan peningkatan kekompakan dari membran sel dan mengurangi pergerakan molekul pada membran.Kolesterol yang meningkatkan kekompakan dari molekul lipid dan mencegah pergerakan rantai acyl pada bilayer yang berakibat pada peningkatan stabilitas dari membran sel.Seminal PlasmaPada saat diejakulasikan sperma bercampur dengan seminal plasma yang diketahui juga memiliki faktor dekapasitasi yang dapat mencegah reaksi akrosom Faktor ini termasuk diantaranya protein yang meningkatkan metabolisme Ca2+ dan protein yang mengikat terhadap fosfolipid terutama PC

Seminal PlasmaHal ini berakibat semakin tertahannya PC pada permukaan outer leafletPC akan terikat dan tidak dapat berpindah menuju IL sehingga turut meningkatkan stabilitas membran sel.

Motilitas SpermatozoaMotilitas teraktivasi seperti pada seperma yang baru diejakulasikan dan Motilitas hiperaktivasi setelah proses kapasitasi di saluran reproduksi betina

Seperti telah diungkapkan dipendahuluan, sperma terdiri dari beberapa bagian dengan bagian ekor yang sangat berperan dalam proses motilitas. Ekor spermatozoa merupakan flagella yang terdiri dari 9 doublet mikrotubulus disekeliling, 1 pasang di pusat, dynein dibagian luar dan dalam, serta protein-protein lain seperti nexin.20Motilitas Spermatozoa

Skema pergerakan microtubulus bergeser dibawah aksi dari dynein arm. Pada saat dynein arms terfosforilasi, dynein ATPase teraktivasi dan hidrolisis dari ATP diubah menjadi gerakan, dynein arm secara sementara berinteraksi dengan microtubular doublet yang berdampingan dan menghasilkan gaya menarik. A. Flagela dalam posisi lurus pada saat dynein arm tidak aktif. B. Pada saat dynein arm menggapai mikrotubulus yang berdampingan, C. menyebabkan pelengkungan dari axonema dan dynein arm kedua menggapai microtubulus. D. Gerakan flagella terjadi pada saat dynein arm pertama relaxasi dan dynein arm kedua menarik kebawah. E. Disusul oleh dynein arm ke 3 dan seterusnya dan berulang untuk ke Sembilan microtubules sepanjang flagellum sehingga memungkinkan pergerakan renang dari spermatozoa (Gagnon & de Lamirande 2006; Turner 2006). 21Motilitas SpermatozoaIon kalsium (Ca2+) ekstraseluler sangat berperan dalam regulasi motilitas spermatozoasoluble adenylyl cyclase (sAC) menghasilkan cAMP untuk mengaktivasi PKAsAC sensitif terhadap bikarbonat dan kalsium

sAC secara molekul dan biokimia berbeda dengan transmembrane adenylyl cyclases (tmACs), karena 22Kapasitasi

Dari 280 106 spermatozoa yang diejakulasikan, hanya 200 sel yang berhasil mencapai ampula

Dari jutaan sel spermatozoa yang diejakulasikan, hanya satu yang akan berhasil membuahi sel telur

Dari 280 106 spermatozoa yang diejakulasikan, hanya 200 sel yang berhasil mencapai ampulapada saat memasuki saluran reproduksi betina, spermatozoa yang telah matang masih kembali mengalami suatu persiapan yang disebut kapasitasi

peningkatan gerak ekor spermatozoa (flagelar beat) dan persiapan untuk reaksi akrosom

23Proses kapasitasi merupakan suatu proses yang kompleks terjadi disaluran reproduksi betina dimana sel sperma disiapkan untuk dapat melakukan pembuahanModifikasi dari karakteristik membranHiperaktivasiSensitif terhadap induksi reaksi akrosomModifikasi dari karakteristik membranKetika sperma memasuki saluran reproduksi betina, faktor dekapasitasi ini akan diencerkan sehingga secara perlahan protein yang bukan merupakan protein integral pada membran akan terlepas dan menghilang

2Abbreviations AR, acrosome reaction; PC, phosphatidylcholine;DLPC, dilauroylphosphatidylcholine; LPC, lysophosphatidylcholine;PE, phosphatidylethanolamine; PS,phosphatidylserine; OL, outer leaflet; PM, plasma membrane;IL, inner leaflet; ZP, zona pellucida.

27

This model shows the phospholipid-water interface to which cholesterol migrates and the glycocalyx zone consisting of glycoproteins anchored to the plasma membrane. Ejaculated non-capacitated sperm adsorb several coating proteins on the external charged surface. These proteins progressively dissociate by binding to the glycosaminoglycans in the female genital tract or by in-vitro incubation with heparin. Then, some cholesterol acceptors (93), such as albumin, may bind cholesterol and the lipidic bilayer becomes more fusogenic. Some receptors for hormones (progesterone) or for oligosaccharides (mannose-ligand) become accessible after capacitation, and acrosome reaction may be induced by progesterone or by zona pellucida.

28

Schematic presentation of the role of lipids in the proposed mechanism of membrane fusion, via the formation of nonlamellar inverted micellar intermediates. a) human non capacitated sperm; b) apposed plasma membrane (PM) and outer acrosomal membrane (OAM) from human sperm; c) inverted micellar intermediate; d) disposition of the cone-shaped lipids (e.g. polyunsaturated phosphatidylethanolamine plasmalogen) in the formation of a rod inverted mycelle; e) formation of lamellar vesicles; f) acrosome reacted spermphospholipids can form a variety of nonlamellar lipid assemblies. Most of these nonlamellar structures have been proposed as being involved as intermediates in membrane fusion. A qualitative concept based on "molecular shape" has successfully predicted some phase preference behaviors (89,90). Cylindrical-shaped phospholipids, like phosphatidylcholine, prefers bilayer phases. Cone shaped phospholipids, such as unsaturated ethanolamine plasmalogens, have a small polar head and a large hydrophobic region; they tend to bend the bilayer and to facilitate the formation of non-bilayer phases, like hexagonal II phase (Figure 4). Inverted cone-shaped phospholipids, such as lysophosphatidylcholine, have only one acyl chain and also tend to form curved bilayers and non-bilayer phases. The balanced co-existence of bilayer forming lipids with non-bilayer inducing lipids can result in "frustrated" structures that are in a transient and unstable situation. External changes, such as temperature increase, could alter the balance between structural factors and trigger a transition from bilayer L phase to non-bilayer HII phase (Figure 3). Alternatively, a change in the lipidic composition that would account for an increase in non-bilayer-forming lipids could also induce the phase transition. In biological membranes, proteins stabilize the bilayer phases. A decrease in the membrane protein concentration would favor the non-bilayer formation. These non-lamellar structures seem to be involved as intermediates in the membrane fusion (88).29Cholesterol EffluxSistem donor lipid dan transfer protein yang menyebabkan tingginya kadar kolesterol juga akan ikut menghilang sehingga kadar kolesterol pada membran sperma akan menyesuaikan dengan akseptor kolesterol pada saluran reproduksi betina seperti albumin pada uterus Menyebabkan aliran kolesterol keluar (cholesterol efflux). Hal ini berakibat pada penurunan stabilitas membran sel. Terbebas dari kolesterol yang mencegah pergerakan molekul pada membran sel, pergerakan fosfolipid antara lapisan membran sel kembali meningkat. Deaktivasi Enzim Aminophospholipids TranslocaseSeiring pergerakan sel sperma didalam saluran reproduksi betina, sperma akan menemui ligan yang menginduksi peningkatan kadar Ca2+ intraseluler. Peningkatan Ca2+ intraseluler akan menghambat enzim aminophospholipid translocaseberakibat berubahnya formasi asimetri dari distribusi lipid di membran sel (PC dilapis luar dan PE di lapis dalam).PC tak jenuh kembali terdistribusi pada lapisan dalam membran plasma. PC tak jenuh pada lapisan dalam yang bergerak bebas menyebabkan terganggunya lapisan hidrofilik dan lapisan hidrofobik terekspos. Formasi ini diketahui dapat menyebabkan fusi pada membran fosfolipid KapasitasiModifikasi dari konsentrasi intraselular ion kalsium ( Ca2+ ) merupakan salah satu tahapan penting dalam proses kapasitasi. Pada spermatozoa In spermatozoa the Ca2+ intraseluler diregulasi oleh Ca2+-ATPase (bertindak sebagai pompa pengeluaran Ca2Selain Ca2+, konsentrasi intraseluler dari K+, Na+ dan Cl- bermodulasi sewaktu kapasitasi.

Perubahan permiabilitas dari membrane terhadap beberapa ion diantaranya Ca2+ dan bicarbonate (HCO3-). Fluiditas membran juga meningkat akibat hilangnya kolesterol dari yang diakselerasi oleh kehadiran serum albumin (BSA). Pada proses ini juga terjadi peningkatan aktifitas tyrosine fosforilasi yang akibat peningkatan dari Ca2+ and bikarbonat, yang mengaktivasi adenyl cyclase (AC) dengan peningkatan cAMP dan aktivasi dari protein kinase A (PKA).

Aktivasi PKA mengakibatkan aktivasi dari tyrosine kinase. Sebaliknya pada manusia Ca2+ menghambat tyrosine fosforilasi sewaktu kapasitasi. LAternatif lain modulasi fosforilasi pada kapasitasi spermatoyoa manusia adalah kehadiran dari T1 (terdapat di seminal plasma dan cairan oviduk) dan reactive oxygen species (ROS) yang dihasilkan spermatozoa. Remodelling dari fosfolipid pada membran plasma dan aktivasi dari phospholipase (PLA2 and PLC1) juga terjadi pada saat kapasitasi.

Peningkatan sintesis phosphatidylcholine (PC) dari phosphatidyl-ethanolamine, phosphatidylinositol (PIP) dan lyso-phosphatidylcholine (lyso-PC). Aktivasi dari protein kinase C (PKC) juga telah dilaporkan (Baldi et al. 1996).

33Reaksi AkrosomReaksi akrosrosom merupakan pristiwa eksositosis dimana akrosom bergabung dengan membran plasma sperma dan kemudian melepaskan isinya pada matriks ekstraseluler

34Reaksi Akrosom

Reaksi Akrosom35Fusi Membran dan Reaksi AkrosomReaksi akrosom merupakan sakah satu bagian penting pada proses fertilisasiTerjadi Fusi antara membran terluar dari tudung akrosom bagian terluar dengan membran plasma sperma pada anterior kepalaPada mamalia reaksi ini akan diaktivasi pada saat sel sperma menyentuh ZP3 yang merupakan komponen dari zona pelusida pada sel telur 36Pada proses eksositosis terjadi fusi dari membran vesikel yang berada didalam sel dengan membran sel. Destabilisasi membran (menurun atau menghilangnya stabilitas membran sel) merupakan suatu tahapan terpenting dalam proses fusi. Pada sel sperma proses eksositosis terjadi pada area spesifik.Fusi Membran dan Reaksi Akrosom37Reaksi Akrosom

Skema berikut menggambarkan kemungkinan interaksi signaling pada saat terjadinya reaksi akrosom

ZP3, bind to intact sperm heads via 1,4-galactocyl transferasereceptor, activate the acrosomereaction.

Zona pellucida glycoprotein 3 (ZP3) akan berikatan setidaknya dengan dua reseptor :Gi (G protein coupled receptor) yg mengaktivasi phopholipase C (PLC 1)(TK) is a tyrosine kinase receptor coupled to PLC

Ikatan pada reseptor (R) akan meregulasi adenylate cyclase (AC) yang mengakibatkan peningkatan cAMP dan aktivasi protein kinase (PKA)PKA akan mengaktivasi voltage-dependent Ca 2+ channel pada outer acrosomal membrane, yang melepas Ca 2+ dari the interior akrosom ke cytosolIni merupakan peningkatan pertama dari [Ca 2+ ] I (I) (jumlah relatif kecil) yang berakibat pada aktivasi dari PLC Produk dari hydrosysis phosphatidyl-inositol biphosphate (PIP 2) oleh PLC: diacylglycerol (DAG) & inosotol triphosphate (IP 3 ) akan mengakibatkan translokasi dari protein kinase C (PKC) menuju membran plasma dan mengaktivasinya PKC PKC akan membuka voltage-dependent Ca channel (L) pada plasma membranMenyebabkan kenaikan kedua dari [Ca 2+ ] I (jumlah lebih tinggi dari yang pertama). G i atau TK juga bisa mengaktivasi Na + /H + exchanger, yang mengakibatkan alkalisasi dari cytosol. PKC juga mengaktivasi phospholipase A2 (PLA 2 ) untuk menghasilkan arachidonic acid (AA) dari membrane phospholipidsAA akan dirubah menjadi prostaglandins (PG) dan leukotriens (LT) oleh enzymes cyclooxygenase (COX) dan lipoxygenase (LOX) Peningkatan [Ca 2+ ] I dan pH akan mengarah pada membrane fusion dan acrosomal exocytosis.

ADP , adenosine diphosphate; ATP , adenosine triphosphate. 38Reaksi Akrosom

Ikatan pada reseptor yang terkait G protein akan meregulasi adenylate cyclase (AC) yang mengakibatkan peningkatan cAMP dan aktivasi protein kinase (PKA). PKA akan mengaktivasi kanal voltage-dependent Ca 2+ pada outer acrosomal membrane, yang melepas Ca 2+ dari the interior akrosom ke cytosol. Hal ini merupakan peningkatan pertama dari Ca 2+ dengan jumlah yang kecil. Peningkatan dengan Ca 2+ akan berakibat pada aktivasi dari PLC . Produk dari hydrolisis phosphatidyl-inositol biphosphate (PIP 2) oleh PLC: diacylglycerol (DAG) & inosotol triphosphate (IP 3) akan mengakibatkan translokasi dari protein kinase C (PKC) menuju membran plasma dan mengaktivasinya PK. PKC akan membuka voltage-dependent Ca channel (L) pada plasma membrane yang menyebabkan kenaikan kedua dari Ca 2+. Reseptor terkait Gi atau TK juga bisa mengaktivasi Na + /H + exchanger, yang mengakibatkan alkalisasi dari cytosol. PKC juga mengaktivasi phospholipase A2 (PLA 2 ) untuk menghasilkan arachidonic acid (AA) dari membrane phospholipids AA akan dirubah menjadi prostaglandins (PG) dan leukotriens (LT) oleh enzymes cyclooxygenase (COX) dan lipoxygenase (LOX). Peningkatan [Ca 2+ ] dan pH akan mengarah pada fusi membran dan reaksi akrosom (Toshimori 2009).

39Reaksi Akrosom

Skema berikut menggambarkan kemungkinan interaksi signaling pada saat terjadinya reaksi akrosom

ZP3, bind to intact sperm heads via 1,4-galactocyl transferasereceptor, activate the acrosomereaction.

Zona pellucida glycoprotein 3 (ZP3) akan berikatan setidaknya dengan dua reseptor :Gi (G protein coupled receptor) yg mengaktivasi phopholipase C (PLC 1)(TK) is a tyrosine kinase receptor coupled to PLC

Ikatan pada reseptor (R) akan meregulasi adenylate cyclase (AC) yang mengakibatkan peningkatan cAMP dan aktivasi protein kinase (PKA)PKA akan mengaktivasi voltage-dependent Ca 2+ channel pada outer acrosomal membrane, yang melepas Ca 2+ dari the interior akrosom ke cytosolIni merupakan peningkatan pertama dari [Ca 2+ ] I (I) (jumlah relatif kecil) yang berakibat pada aktivasi dari PLC Produk dari hydrosysis phosphatidyl-inositol biphosphate (PIP 2) oleh PLC: diacylglycerol (DAG) & inosotol triphosphate (IP 3 ) akan mengakibatkan translokasi dari protein kinase C (PKC) menuju membran plasma dan mengaktivasinya PKC PKC akan membuka voltage-dependent Ca channel (L) pada plasma membranMenyebabkan kenaikan kedua dari [Ca 2+ ] I (jumlah lebih tinggi dari yang pertama). G i atau TK juga bisa mengaktivasi Na + /H + exchanger, yang mengakibatkan alkalisasi dari cytosol. PKC juga mengaktivasi phospholipase A2 (PLA 2 ) untuk menghasilkan arachidonic acid (AA) dari membrane phospholipidsAA akan dirubah menjadi prostaglandins (PG) dan leukotriens (LT) oleh enzymes cyclooxygenase (COX) dan lipoxygenase (LOX) Peningkatan [Ca 2+ ] I dan pH akan mengarah pada membrane fusion dan acrosomal exocytosis.

ADP , adenosine diphosphate; ATP , adenosine triphosphate. 40SNARE HipotesisHipotesa lain mengenai fusi membran dan reaksi akrosom adalah keterlibatan dari ATPase N-ethylmalameide- sensitive factor dengan beberapa SNAPs (soluble N-ethylmalameide-sensitive factor attachment proteins)Postulat dari hipotesis ini adalah SNARE pada membran dari vesicular carrier (v-SNARE) berinteraksi secara spesifik dengan SNARE pasangannya pada target membran (t-SNARE), dan interaksi ini berakibat pada pengenalan, perlekatan docking, dan/atau peleburan dari kedua membran 41SNARE HipotesisSNARE-family proteins are expressed in the acrosome. v-SNARE is associated with the outer acrosomal membrane, while the target t-SNARE is associated with the plasma membrane

Cytoplasmic regulators that seem to be involved in several fusion events, such as the ATPase N-ethylmalameidesensitive factor and the several SNAPs (soluble N-ethylmalameide-sensitive factor attachment proteins) it associates with

The SNARE hypothesis postulates that a SNAP receptor (SNARE) on the membrane of a vesicular carrier (termed a v-SNARE) specifically interacts with a complementary SNARE on the target membrane (t-SNARE) and that this interaction results in the recognition, docking, and/or fusionof the two membranes (Rothman, 1994).42SNARE Hipotesis

SNARE : SNARE-family proteins are expressed in the acrosome. v-SNARE is associated pada outer acrosomal membrane, while the target t-SNARE is pada plasma membrane. Interactions between v-SNARE and t-SNARE require Rab proteins and a complex of two proteins: NSF and SNAP. Rab proteins are members of a small family of GTPases related to Ras proteins, while the NSFSNAP complex is recruited via interactions between Rab proteins and the v-SNARE/t-SNARE complex.43SNARE Hipotesis

A putative role of SNAREs during the mammalian AR. The AR is the exocytic event by which the acrosome fuses with the sperm plasmamembrane and exposes its contents to the extracellular milieu. Crucial among docking factors is the growing family of small GTPases termed rabs, which cycle as cytoplasmic (rab-GDP) or membrane-bound (rab-GTP) forms.

ZP3, menginduksi aktivasi dan perikatan rab proteins (rab3) dengan effektornyaThis complex akan mengaktivasi ATPase NSF, termasuk pelepasan SNARE blocker complex from the SNAREst-SNAREs (yellow) and v-SNAREs (black) are in the plasma membrane and OAM, respectively.t-SNAREs located in the plasma membrane would be in a high molecular weight complex associated with a calciumchannel and a sperm receptor. D) AR is triggered by an increase in intracellular calcium, which isprobably released from internal stores via the production of inositol 1,4,5-triphosphate. Other molecules associated with the SNARE complex, such as synaptotagmin (red) or calmodulin, may serve as calcium sensors in these fusion events. In this way, these molecules will free the v-SNARE (black) at the outer acrosomal membrane, allowing the the interaction with the t-SNARE (yellow) at the plasma membrane. E) Releasing of the SNARE blocker complex, and the calcium sensor proteins, will enable the pairing of t- and v-SNAREs, bringing the two membranes into close contact and leading to the fusion of both membranes.44KesimpulanUntuk tercapainya fusi pada membran sel diperlukan proses destabilisasi membran yang teregulasiDestabilisasi membran plasma pada anterior dari kepala sperma dikarenakan akumulasi dari Phosphatidylcholine pada lapisan bilayer dari membran sel yang terjadi pada masa pematangan sperma di epididimisKesimpulanUntuk dapat membuahi sel telur spermatozoa melalui perjalanan panjang mulai dari pematangan di epididymis hingga kapasitasi dan reaksi akrosom di saluran reproduksi betina.Disaluran reproduksi betina sel spermatozoa akan mengalami berbagai perubahan yang dikenal sebagai kapasitasi

Untuk mencegah terjadinya reaksi akrosom dini pada masa penyimpanan di epididymis terdapat 3 mekanisme pengamanan yaitu 1. Formasi asimetris dari membran bilayer (tertahannya PC pada outerleaflet akibat aktifitas aminophospholipid translocase), 2. Akumulasi dari kolesterol yang menahan pergerakan transbilayer dari phospolipid dan 3. Pelapisan membran sel oleh faktor dekapasitasi dari seminal fluid yang menahan perpindahan PC dari outer leaflet ke inner leaflet

Destabilisasi membran sel kembali diregulasi dengan pelepasan sistem pengamanan tadi dengan cara : 1. Penghilangan faktor dekapasitasi, 2. Cholesterol eflux akibat hilangnya sistem donor lipid dan transfer protein, 3. Dihambatnya aktifitas aktifitas aminophospholipid translocase akibat peningkatan Ca2+ intraseluler

46KesimpulanReaksi akrosom terjadi pada saat reseptor G protein dan T Kinase bertemu dengan reseptor di ZP3 akan mengaktivasi kaskade peningkatan kadar Ca 2+ dan pH dalam sitoplasmasoluble N-ethylmalameide-sensitive factor attachment proteins receptor (SNARE) berperan dalam fusi membran Interaksi antara v-SNARE dan t-SNARE yang memfasilitasi fusi membran

Terimakasih