Desvelan el misterio del movimiento de los espermatozoides

Unos científicos han desentrañado los entresijos de cómo los espermatozoides pasan de espectadores pasivos a nadadores dinámicos. Esta transformación es un paso fundamental en su viaje hacia la fecundación y depende de la activación de un transportador de iones único.

Imaginemos a los espermatozoides como pequeños aventureros en busca del tesoro definitivo: el óvulo. No tienen un mapa, pero utilizan algo aún más extraordinario: los quimioatrayentes. Se trata de señales químicas liberadas por el óvulo que actúan como cantos de sirena, activando y guiando a los espermatozoides. Cuando estas señales se unen a los receptores de la superficie del espermatozoide, se desencadena una serie de acontecimientos que inicia el movimiento del espermatozoide hacia el óvulo. Y en este intrincado escenario, un actor clave es una proteína conocida como «SLC9C1».

Esa proteína se encuentra exclusivamente en los espermatozoides, y en condiciones normales no está activa. Sin embargo, cuando los quimioatrayentes interactúan con la superficie del espermatozoide, todo cambia.

SLC9C1 funciona como un sistema de intercambio muy sofisticado. Intercambia protones del interior de la célula por iones de sodio del exterior, creando temporalmente un entorno menos ácido dentro del espermatozoide. Este cambio en el entorno interno provoca un aumento de la motilidad de los espermatozoides.

La activación de SLC9C1 está impulsada por un cambio de voltaje que se produce cuando los quimioatrayentes se adhieren a los espermatozoides. Para ello, SLC9C1 se vale de un rasgo único denominado “dominio de detección de voltaje” (VSD). Normalmente, los dominios VSD se asocian a canales iónicos dependientes de voltaje. Pero en el caso de SLC9C1, se trata de algo realmente excepcional en el ámbito de los transportadores.

Un equipo integrado, entre otros, por Hyunku Yeo y David Drew, de la Universidad de Estocolmo en Suecia, ha desvelado los secretos del funcionamiento interno de SLC9C1 y proporciona el primer ejemplo de activación de dominio VSD de un transportador y su conexión mediante la hélice S4 que actúa como un sensor de voltaje.

El dominio VSD responde al cambio de voltaje empujando su hélice S4 hacia dentro. Esto despeja el camino para el intercambio de iones por SLC9C1, iniciando en última instancia la motilidad de los espermatozoides.

El quimioatrayente enlazado al espermatozoide provoca un cambio de voltaje, que activa el transportador SLC9C1. La estructura de SLC9C1 se ha descrito por vez primera. Una vez activada, la proteína SLC9C1 intercambia protones por iones de sodio y esto hace que el flagelo del espermatozoide sea más alcalino y, junto con el adenosín monofosfato cíclico (cAMP), conduce a la apertura de los canales de Ca2+ que resulta en un movimiento dirigido del espermatozoide. Esta secuencia de acontecimientos, presente en especies tan distantes como el coral y el ser humano, es esencial para la fecundación. (Ilustración: Ved Mehta / Stockholm University)

«Los transportadores funcionan de forma muy distinta a los canales y, como tales, el VSD se acopla a la proteína del espermatozoide de una forma que nunca antes habíamos visto, ni siquiera imaginado. Es emocionante ver cómo lo ha hecho la naturaleza y quizá, en el futuro, podamos aprender de ello para fabricar proteínas sintéticas que puedan activarse por voltaje o desarrollar nuevos anticonceptivos masculinos que actúen bloqueando esta proteína», señala Drew.

El estudio se titula “Structure and electromechanical coupling of a voltage-gated Na+/H+ exchanger”. Y se ha publicado en la revista académica Nature. (Fuente: NCYT de Amazings)