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.2021年3月4日；19（1）：39。
doi:10.1186/s12958-021-00723-2。

Hsp90通过Erk1/2和p38 MAPK信号通路调节人类精子获能

孙培北 # 1, 王亚燕 # 1, 田高 1, 李坤 1, 东王正 1, 刘亚娟 1, 亚尼 2
附属公司

Hsp90通过Erk1/2和p38 MAPK信号通路调节人类精子获能

孙培北等。 生殖生物学内分泌学. .

摘要

背景：热休克蛋白90（Heat shock protein 90，Hsp90）是一种高度丰富的真核生物分子伴侣，在客户蛋白成熟、蛋白质折叠和降解以及信号转导等方面发挥着重要作用。此前，我们发现Hsp90及其共伴侣细胞分裂周期蛋白37（Cdc37）均在人类精子中表达。已知Hsp90通过未知的潜在机制参与人类精子获能。由于Cdc37是Hsp90的激酶特异性共伴侣，Hsp90可能通过其他激酶调节人类精子获能。据报道，两种主要的有丝分裂原活化蛋白激酶（MAPK），即细胞外信号调节激酶1/2（Erk1/2）和p38，在人类精子中与Hsp90和Cdc37相同的位置表达。磷酸化的Erk1/2被证明可以促进精子的超激活运动和顶体反应，而磷酸化的p38则抑制精子的运动。因此，在本研究中，我们探讨了Hsp90是否通过Erk1/2和p38 MAPK信号通路调节人类精子获能。

方法：人类精子在获能过程中用Hsp90特异性抑制剂17-烯丙基氨基-17-脱甲氧基格尔达霉素（17-AAG）处理。使用计算机辅助精子分析仪（CASA）检测精子活力和超激活。采用异硫氰酸荧光素结合豌豆凝集素（PSA-FITC）染色法分析精子顶体反应。采用联合免疫沉淀（co-IP）实验评估Hsp90、Cdc37、Erk1/2和p38之间的相互作用。Western blotting分析用于评估蛋白质表达和磷酸化水平。

结果：17-AAG抑制了人类精子的超激活和顶体反应，表明Hsp90参与了人类精子获能。此外，Co-IP实验表明，17-AAG减少了Hsp90和Cdc37之间的相互作用，导致Erk1/2从Hsp90-Cdc37蛋白复合物中分离出来。Western blotting分析显示Erk1/2及其磷酸化形式的水平随后降低。Hsp90-Cdc37复合物的减少也影响了Hsp90和p38之间的相互作用。然而，p38从Hsp90蛋白复合物中分离出来，并被自身磷酸化激活。

结论：综上所述，我们的研究结果表明，Hsp90参与人类精子过度激活和顶体反应。特别是，Hsp90及其共同伴侣Cdc37与Erk1/2和p38形成蛋白质复合物，以调节其激酶活性。这些结果表明，Hsp90通过Erk1/2和p38 MAPK信号通路调节人类精子获能。

关键词：Erk1/2；热休克蛋白90；MAPK信号通路；第38页；磷酸化；精子获能。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明，他们没有相互竞争的利益。

数字

图1
图1
17-AAG抑制人类精子顶体反应和过度激活。a。使用PSA-FITC染色评估人类精子顶体反应，这是一种基于精子头部染色变化评估精子获能的常用方法。顶体反应（AR）表示精子获能和顶体反应，而顶体完整性（AI）表示精子无获能。b条用5µM 17-AAG处理人类精子时，顶体反应百分比显著低于溶媒对照(*P（P） < 0.05).c（c）使用CASA分析精子运动和过度激活。使用5µM 17-AAG处理后，活动过度的精子百分比显著低于溶媒对照组(*P（P） < 0.05)
图2
图2
人类精子中Hsp90与其共伴侣Cdc37的相互作用。一采用免疫印迹法和Co-IP结合非免疫小鼠IgG或抗Cdc37抗体在精子裂解液中检测到Hsp90。非免疫小鼠IgG和Hsp90之间未观察到相互作用，而Hsp90和Cdc37之间存在明显的相互作用。17-AAG干扰了Hsp90-Cdc37复合物的形成。结果代表了三个独立实验的结果，这些实验使用了来自三个不同个体的样本。b条.人类精子获能过程中Hsp90和Cdc37与5µM 17-AAG的相对关联
图3
图3
人类精子获能过程中Hsp90与Erk1/2的相互作用。一采用免疫印迹法和Co-IP结合非免疫小鼠IgG或Erk1/2抗体在精子裂解液中检测到Hsp90。非免疫小鼠IgG和Hsp90之间未观察到相互作用，而Hsp90和Erk1/2之间存在明显的相互作用。17-AAG显著干扰了Hsp90和Erk1/2之间的相互作用。b条.人类精子获能过程中Hsp90和Erk1/2与5µM 17-AAG的相对关联
图4
图4
17-AAG影响人类精子获能过程中Erk1/2（p-Erk1/2）的总表达和磷酸化表达。一用蛋白质印迹法测定17-AAG对p-Erk1/2和Ekr1/2的影响。b条.p-Erk1/2与Erk1/2的密度比。不同组之间未观察到显著差异。数据代表平均值 ± 扫描电镜(n个 = 3） 三个独立实验的结果。c（c）Erk1/2与β-微管蛋白的密度比。17-AAG（5µM）处理的精子与溶媒对照组相比，Erk1/2表达显著降低(*P（P） < 0.05). 数据代表平均值 ± 扫描电镜(n个 = 3） 三个独立实验
图5
图5
人类精子获能过程中Hsp90和p38的相互作用。一在精子裂解物中用非免疫兔IgG或p38抗体进行蛋白质印迹和Co-IP检测Hsp90。非免疫兔IgG和Hsp90之间未观察到相互作用，而Hsp90和p38之间存在明显的相互作用，17-AAG显著干扰了这种相互作用。b条.人类精子获能过程中Hsp90和p38与5µM 17-AAG的相互作用
图6
图6
17-AAG影响人类精子获能过程中p38（p-p38）的总表达和磷酸化表达。一用蛋白质印迹法测定17-AAG对p-p38和p38的影响。b条.p-p38与p38的密度比。17-AAG（5µM）处理的精子的p-p38水平显著高于溶媒对照(*P（P） < 0.05). 数据代表平均值 ± 扫描电镜(n个 = 3） 三个独立实验的结果。c（c）p38与β-微管蛋白的密度比。不同组之间没有显著差异。数据代表平均值 ± 扫描电镜(n个 = 3） 三个独立实验
图7
图7
Hsp90通过Erk1/2和p38信号通路调节人类精子获能过程中，胆固醇从质膜流出增加了膜的通透性，从而增加了钙的内流2+和HCO三−活化可溶性腺苷酸环化酶（sAC），催化ATP转化为cAMP。随后，cAMP激活cAMP依赖性蛋白激酶A（PKA），其激活靶蛋白如Hsp90。活化的Hsp90及其激酶特异性共同伴侣Cdc37与Erk1/2形成蛋白质复合物，稳定Erk1/2并保持其磷酸化。磷酸化Erk1/2被激活，促进精子过度激活和顶体反应。Hsp90和Cdc37也与p38形成蛋白质复合物，维持未磷酸化的p38。由于磷酸化p38被激活并抑制精子过度激活，Hsp90-Cdc37-Erk1/2-p38复合物促进人类精子获能。用17-AAG（一种Hsp90特异性抑制剂）治疗，可使Erk1/2和p38与复合物分离。Erk1/2随后被降解和去磷酸化，而p38通过自身磷酸化激活自身。最终，这些变化会抑制人类精子获能
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