ウニの肥大化中の精子尾微小管の切除と分解：微小管ダイナミクスの要件

受精中の精子尾の運命を決定するために、組み込まれた軸索の微小管は、ウニstringylocentrotus purpuratusからのzygotesのアセチル化α-チューブリンに対するモノクローナル抗体を使用して測定されます。この抗体は軸索微小管を認識しますが、卵細胞質チューブリンまたは微小管を認識していません。雄の前核からの軸索の剥離は、発達後15分という早い時期に発生します。切除後、軸索は、雄の前核への移動中に女性の前核と密接に関連していることがよくあります。25分で検出された精子の尾の断片化は、発生後85分に残り数マイクロメートルしか残っていません。軸索断片の蛍光強度は、無傷の軸索と比較して時間とともに減少します。発達後100分で、精子軸索は検出されなくなりました。不安定な細胞質を破壊するために短い風邪または上昇したカルシウム抽出を使用した代替イメージングアプローチは、軸索、微小管ではなく、これらの観察結果がアルファチューブリンの翻訳後修飾の変化によるものではないことを示しています。微小管アセンブリ阻害剤であるノコダゾールの存在下では、尾の大部分が発達後100分で見えるようになります。これは、精子尾の分解に微小管ダイナミクスが必要であることを示唆しています。さらに、雄の脱核からの軸索の剥離には、精子アスターの形成が必要です。これは、精子アスター微小管が雄の前核から軸索を分離し、核核結合後に雌の脱核に尾の転座を引き起こすことを示唆しています。要約すると、精子の尾は、ウニの肥大化の最初の細胞周期中に雄の前核と尾微小管から切除され、これらのイベントは輝石内の新しい微小管アセンブリを必要とします。

To determine the fate of the sperm tail during fertilization, the microtubules of the incorporated axoneme are measured using a monoclonal antibody against acetylated alpha-tubulin in zygotes from the sea urchin Strongylocentrotus purpuratus. This antibody recognizes axonemal microtubules, but does not recognize egg cytoplasmic tubulin or microtubules. The detachment of the axoneme from the male pronucleus occurs as early as 15 min post-insemination. Following excision, the axoneme is often found in close association with the female pronucleus during its migration to the male pronucleus. Fragmentation of the sperm tail, detected at 25 min, continues with only a few micrometers remaining at 85 min post-insemination. The fluorescence intensity of the axonemal fragments diminishes over time as compared to intact axonemes. At 100 min post-insemination, the sperm axoneme is no longer detected. Alternative imaging approaches using brief cold or elevated calcium extraction to disrupt the labile cytoplasmic, but not axonemal, microtubules, indicate that these observations are not due to changes in the post-translational modifications of alpha-tubulin. In the presence of nocodazole, a microtubule assembly inhibitor, a large portion of the tail remains visible at 100 min post-insemination; this suggests that microtubule dynamics are required for the disassembly of the sperm tail. Furthermore, the detachment of the axoneme from the male pronucleus requires the formation of the sperm aster. This suggests that the sperm aster microtubules both detach the axoneme from the male pronucleus, and also cause the translocation of the tail towards the female pronucleus after pronuclear union. In summary, the sperm tail is excised from the male pronucleus and the tail microtubules disassembled during the first cell cycle of sea urchin fertilization, and these events require new microtubule assembly within the zygote.