gránulo cortical

Los gránulos corticales son orgánulos secretores reguladores (con un diámetro que oscila entre 0,2  μm y 0,6 μm) que se encuentran dentro de los ovocitos y están asociados principalmente con la prevención de la polispermia después de la fecundación. ^{[ 1 ]} Los gránulos corticales se encuentran en todos los mamíferos , muchos vertebrados y algunos invertebrados . ^{[ 2 ]} Dentro del ovocito, los gránulos corticales se localizan a lo largo de la corteza, la región más alejada del centro de la célula. Después de la fecundación, una vía de señalización induce a los gránulos corticales a fusionarse con la membrana celular del ovocito y liberar su contenido en la matriz extracelular del ovocito. Esta exocitosis de gránulos corticales se conoce como reacción cortical . En los mamíferos, la matriz extracelular del ovocito incluye una capa circundante de espacio perivitelino , zona pelúcida y, finalmente, células del cúmulo . La evidencia experimental ha demostrado que el contenido liberado de los gránulos corticales modifica la matriz extracelular del ovocito, en particular la zona pelúcida. Esta alteración de los componentes de la zona pelúcida se conoce como reacción de la zona. La reacción cortical no ocurre en todos los mamíferos, lo que sugiere la probabilidad de que los gránulos corticales tengan otras funciones. ^{[ 1 ]} Además de modificar la matriz extracelular del ovocito y establecer un bloqueo a la polispermia, la exocitosis de los gránulos corticales también puede contribuir a la protección y el soporte del embrión en desarrollo durante la preimplantación. ^{[ 3 ]} Una vez que los gránulos corticales completan sus funciones, el ovocito no los repone. ^{[ 1 ]} 

La formación de gránulos corticales ocurre durante las primeras etapas del crecimiento del ovocito. Más específicamente, en humanos, monos, hámsteres y conejos, los gránulos corticales se establecen una vez que el folículo ovárico es multicapa. En ratas y ratones, se han observado gránulos corticales antes en el desarrollo folicular, cuando el folículo ovárico es monocapa. Durante las primeras etapas del crecimiento del ovocito, el complejo de Golgi aumenta de tamaño, prolifera y produce pequeñas vesículas que migran a la región subcortical de la célula. Estas pequeñas vesículas se fusionan entre sí para formar gránulos corticales maduros, que se establecen así como entidades separadas del Golgi. ^{[ 1 ]} En algunos organismos, como en los hámsteres, la vesícula secretada por el Golgi puede fusionarse con una vesícula secretada por el retículo endoplasmático rugoso para finalmente formar un gránulo cortical. ^{[ 4 ]} En mamíferos, el ovocito produce y transloca continuamente gránulos corticales a la corteza hasta que ocurre la ovulación . Se ha demostrado en modelos animales, tanto de mamíferos como de otros animales, que la migración de los gránulos corticales depende de los procesos del citoesqueleto , en particular de la actividad de los microfilamentos . En mamíferos, la migración de los gránulos corticales se considera un indicador de la madurez del ovocito y de la organización de los orgánulos. ^{[ 1 ]}

Como resultado de la translocación, los gránulos corticales se distribuyen uniformemente por toda la corteza del ovocito. Sin embargo, se ha observado en roedores que algunos gránulos corticales se reorganizan, dejando un espacio entre los restantes. Este espacio se denomina dominio libre de gránulos corticales (DLGC) y se ha observado tanto en las regiones del huso meiótico de la célula durante la metafase I como en la metafase II de la meiosis . Los DLGC no se han observado en ovocitos felinos, equinos, bovinos, porcinos ni humanos. Estudios con ovocitos de roedores sugieren que ciertos gránulos corticales experimentan redistribución y/o exocitosis a lo largo del ciclo meiótico, estableciendo así los DLGC. Más específicamente, la evidencia incluye un aumento en la cantidad de gránulos corticales que rodean los DLGC y una disminución en la cantidad total de gránulos corticales de la célula durante el ciclo meiótico. Además, algunos eventos de exocitosis de gránulos corticales previos a la fertilización ocurren en el surco de segmentación de la célula simultáneamente con la formación del corpúsculo polar . ^{[ 1 ]}

Existen diversas hipótesis sobre la función biológica de los CGFD y la exocitosis de gránulos corticales previa a la fertilización. Por ejemplo, la formación de los CGFD podría ser el mecanismo del ovocito para retener más gránulos corticales para su uso futuro, en lugar de perderlos a medida que los cuerpos polares se extruyen de la célula. Dado que algunos gránulos corticales liberados provienen de una región cercana a los husos meióticos, los investigadores también han planteado la hipótesis de que estos gránulos podrían modificar la matriz extracelular del ovocito, impidiendo que los espermatozoides se unan en dicha región. Si los espermatozoides se unieran en esta región, el ADN paterno, al descondensarse, podría alterar la integridad del ADN materno debido a su proximidad. Este bloqueo de los espermatozoides en un sitio específico se denomina bloqueo local. Considerando que los ovocitos de roedores tienen aproximadamente un 75 % menos de superficie que los ovocitos de mamíferos de mayor tamaño, la unión de los espermatozoides en esta región es más probable, lo que posiblemente justifique la necesidad de un bloqueo local. Los investigadores también plantean la hipótesis de que el ovocito libera algunos gránulos corticales antes de la fertilización para realizar modificaciones menores en la matriz extracelular del ovocito, de modo que la unión se limite únicamente a los espermatozoides capaces de unirse a pesar de estas modificaciones menores. ^{[ 1 ]}

Tras la fecundación y antes de la liberación de calcio, se inicia una cascada de señalización de fosfato de inositol . A lo largo de este proceso, aumentan las concentraciones de moléculas de segundos mensajeros como el inositol 1,4,5-trifosfato (IP3 ₎ y el diacilglicerol (DAG). Se ha demostrado que el IP3 _interactúa con el retículo endoplasmático, provocando la liberación de sus reservas de calcio. Para enfatizar aún más la relación entre el retículo endoplasmático y los gránulos corticales, durante la maduración del ovocito, se ha observado que el retículo endoplasmático crece o migra hacia la región de los gránulos corticales. Además del calcio, el diacilglicerol parece iniciar la reacción cortical. ^{[ 5 ]} El diacilglicerol también activa la proteína quinasa C (PKC), que promueve la reacción cortical. Tras la fecundación, se ha demostrado que la proteína quinasa C promueve la exocitosis acrosomal del espermatozoide , un proceso homólogo a la exocitosis de los gránulos corticales del ovocito. Al igual que la proteína quinasa C, la calmodulina se activa por el calcio, lo que promueve aún más la reacción cortical. ^{[ 6 ]}

Este aumento de calcio se produce como una sola onda en equinodermos y como múltiples ondas en mamíferos. Se ha demostrado que la exocitosis de gránulos corticales ocurre inmediatamente después de una onda de calcio. Por ejemplo, en el óvulo de erizo de mar fertilizado, se ha demostrado que la exocitosis de gránulos corticales sigue inmediatamente al aumento de calcio después de aproximadamente 6 segundos. En mamíferos, la primera onda de calcio ocurre entre 1 y 4 minutos después de la fertilización, y la exocitosis de gránulos corticales ocurre entre 5 y 30 minutos después de la fertilización. Además, cuando las ondas de calcio se suprimieron experimentalmente, no se produjo exocitosis de gránulos corticales ni alteraciones en la matriz extracelular. Como se demostró en ovocitos de vertebrados no fertilizados, la exocitosis de gránulos corticales se induce cuando se aumenta artificialmente el calcio. ^{[ 7 ]}

También se cree que el aumento de calcio activa proteínas despolimerizadoras de actina como la gelsolina y la escinderina. En mamíferos, estas proteínas despolimerizadoras de actina sirven para desensamblar la actina cortical, lo que permite el paso de los gránulos corticales hacia la membrana plasmática. ^{[ 7 ]}

Un ovocito adquiere la capacidad de completar la exocitosis de gránulos corticales cuando alcanza la madurez tardía. Más específicamente, en ratones, por ejemplo, la capacidad de realizar la exocitosis de gránulos corticales surge entre la metafase I y la metafase II de la meiosis, es decir, 5 horas antes de la ovulación. Se ha demostrado que el ovocito alcanza su máxima eficiencia para liberar calcio en esta misma etapa celular, entre la metafase I y la metafase II, lo que subraya aún más la dependencia del calcio en el proceso de exocitosis de gránulos corticales. ^{[ 7 ]}

Aunque aún no se ha identificado la composición completa de los gránulos corticales, las siguientes moléculas se han asociado con el contenido de los gránulos corticales de los mamíferos:

Componentes glicosilados : Se ha demostrado que los gránulos corticales de los mamíferos contienen altos niveles de carbohidratos. Además, muchos de estos carbohidratos son componentes de moléculas glicosiladas, como proteínas manosiladas, α-D-acetilgalactosamina, N-acetilglucosamina , N-acetil -lactosamina , ácido N-acetilneuramínico , DN-acetilgalactosamina, N-acetilgalactosamina y ácido N-glicolilneuramínico . Se cree, por ejemplo, que ciertas proteínas manosiladas contribuyen a la estructura de la envoltura del gránulo cortical. ^{[ 1 ]}

Proteinasas : Las proteinasas presentes en los gránulos corticales de los mamíferos sirven principalmente para modificar la zona pelúcida durante la reacción de la zona. Algunas proteinasas asociadas a los gránulos corticales son la proteinasa similar a la tripsina , la proteinasa ZP2 y el activador tisular del plasminógeno (tPA). Tanto la proteinasa ZP2 como la proteinasa similar a la tripsina contribuyen a la prevención de la polispermia. Como su nombre indica, la proteinasa ZP2 proteoliza la ZP2 durante la reacción de la zona. El activador tisular del plasminógeno (tPA) es una serina proteinasa que transforma el plasminógeno en su forma activada, la plasmina . Se ha registrado la presencia de plasminógeno tisular durante la reacción cortical. Sin embargo, a pesar de esta asociación con la reacción cortical, aún no se ha encontrado evidencia que respalde que el activador tisular del plasminógeno sea un componente de los gránulos corticales. Además, el ARNm que codifica para el activador tisular del plasminógeno no se traduce hasta después de que la mayoría de los gránulos corticales se hayan formado dentro del ovocito. ^{[ 1 ]}

Ovoperoxidasa: La proteína ovoperoxidasa probablemente actúa como un catalizador que reticula los residuos de tirosina presentes en la zona pelúcida . Esta reticulación contribuye al endurecimiento de la zona pelúcida. ^{[ 1 ]}

Calreticulina : La evidencia ha indicado la presencia de la proteína calreticulina dentro del gránulo cortical. Los investigadores han sugerido que la calreticulina actúa como proteína chaperona para otros componentes del gránulo cortical, contribuyendo a la prevención de la polispermia. Además de contribuir a la prevención de la polispermia, la calreticulina también puede inhibir ciertas glicoproteínas que promueven la interacción entre el ovocito y el espermatozoide. Por otro lado, diferentes investigaciones han demostrado que la calreticulina puede liberarse de vesículas distintas a los gránulos corticales. Asimismo, durante la exocitosis, esta calreticulina interactúa con el citoesqueleto del ovocito, permitiendo así la transmisión de señales transmembrana para la continuación del ciclo celular. ^{[ 1 ]}

N-acetilglucosaminidasa : Detectada experimentalmente en los gránulos corticales del ratón, la N-acetilglucosaminidasa es una glucosidasa que hidroliza los residuos de N-acetilglucosamina presentes en la zona pelúcida. Las N-acetilglucosaminas de la zona pelúcida normalmente favorecen la unión de los espermatozoides. ^{[ 1 ]} Por lo tanto, la N-acetilglucosaminidasa contribuye a la prevención de la polispermia.

p32 : El nombre p32 hace referencia al peso molecular de la proteína, 32 kDa. Tras su liberación del gránulo cortical, la p32 parece funcionar brevemente o sufrir una modificación poco después de la fecundación, ya que solo se encuentran pequeñas cantidades de p32 en el embrión. Las investigaciones también sugieren que la p32 no contribuye a la prevención de la polispermia. ^{[ 1 ]}

Peptidilarginina deiminasa (PAD/antígeno ABL2/p75): La peptidilarginina deiminasa es una proteína secretora presente en los gránulos corticales que contribuye a la regulación del desarrollo embrionario antes de la implantación. Su nombre alternativo, p75, hace referencia a su peso molecular de 75 kDa. ^{[ 1 ]}