Untersuchungen zur Lokalisation und Funktion von Voltage-dependent Anion Channel (VDAC) 1, 2 und 3 in bovinen Spermatozoen

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2007

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http://dx.doi.org/10.22029/jlupub-13302

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VDAC (voltage-dependent anion channel) ist ein kleines, Poren-formendes Protein, welchessynonym als Porin bezeichnet wird. Es kommt sowohl in Bakterien, als auch in der äußerenmitochondrialen Membran sowie in der Plasmamembran somatischer Zellen vor. Die Ziele dieser Arbeit waren 1.) Reinigung spezifischer anti-VDAC Antikörper und derenCharakterisierung bezüglich ihrer Affinität und ihrer Isoform-Spezifität, 2.) Lokalisation vonVDAC1, 2, und 3 in bovinen ejakulierten Spermatozoen und 3.) Untersuchungen zurfunktionellen Bedeutung von VDAC für die Spermatozoenmotilität und bezüglich desakrosomalen Status mit Hilfe der anti-VDAC Antikörper. Die Spezifität der Antikörper wurde durch Immunoblots mit rekombinantem VDAC1, 2 und 3überprüft. Soweit bekannt, sind mit dieser Arbeit die ersten mono-spezifischen AK gegen alledrei VDAC Isoformen charakterisiert worden. Die immunzytochemischen Untersuchungen zeigten, dass VDAC1 im akrosomalen Bereichund in der fibrösen Hülle des Flagellum-Hauptstücks lokalisiert werden konnte. VDAC2wurde im Flagellum und VDAC3 in den Mantelfasern (ODF = outer dense fibers) detektiert.Die Präsenz von VDAC2 und 3 in den ODF konnte mit Hilfe des Immunoblots bestätigtwerden. Alle drei VDAC Isoformen konnten somit in bovinen Spermatozoen lokalisiertwerden und zwar wie beschrieben in unterschiedlichen Kompartimenten. Der Nachweis vonVDAC2 und 3 in den ODF ist zugleich der erstmalige Nachweis von VDAC in einer nichtmembranären Struktur. Dies lässt die Hypothese zu, dass es sich bei VDAC nicht nur um einKanal bildendes Protein handeln könnte und es in ODF eine andere Funktion als inMitochondrien oder Plasmamembranen haben könnte. Die Analyse der Spermatozoenmotilität zeigte nach Inkubation mit anti-VDAC2 Antikörpereine statistisch signifikante Abnahme der Gesamtmotilität. Für diesen Effekt konnte eineDosis-Wirkungs-Abhängigkeit gezeigt werden. Weiterhin riefen alle drei anti-VDAC Antikörper unterschiedlich stark ausgeprägtemorphologische Veränderungen im akrosomalen Bereich des Kopfes hervor: Nach 4hInkubation zeigte sich ein höherer Verlust an intakten Akrosomen im Vergleich zur Kontrolle.VDAC scheint somit wichtig für die Spermatozoenmotilität und die morphologische Integritätdes Akrosoms zu sein. In der Rasterelektronenmikroskopie konnten die durch anti-VDAC Antikörper hervorgerufeneVeränderungen der Spermatozoenköpfe in Form von Membranablösungen und einer Bläschenbildung im Bereich des Akrosoms bestätigt werden. Die distalen Anteile desFlagellums waren häufig eingerollt. Dies sind Hinweise darauf, dass VDAC in dieVolumenregulation von Spermatozoen involviert sein könnte. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um die die physiologische Bedeutung von VDAC inSpermatozoen näher zu definieren.

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