Electron microscopy study of PP1 and SARP2 in human testis

Abstract

A proteína fosfatase-1 (PP1) é uma fosfatase específica para a desfosforilação de resíduos de serina e treonina, cujas funções celulares dependem da formação de complexos com proteínas que interagem com a PP1 (PIPs). Dada a importância da PP1γ2, isoforma específica de testículo/espermatozóides, na espermatogénese e na função dos espermatozóides, é fundamental identificar as funções das PIPs específicas destes tecidos, tais como a SARP2 (Several Ankyrin Repeat Protein 2). A PP1 alcança a sua especificidade, não só pela diversidade de proteínas com as quais interage, mas também através de diferentes subunidades catalíticas. No entanto, a maioria dos estudos não aborda directamente a importância das diferentes isoformas da PP1. Neste trabalho relatamos, pela primeira vez, os padrões de expressão de PP1γ2, PP1α e SARP2 no testículo humano, colhido in vivo, por microscopia electrónica. Os nossos resultados demostram que a PP1γ2 é a isoforma mais abundante nos estágios finais de maturação das células germinativas masculinas, enquanto que a PP1α está presente no núcleo dos espermatídeos e durante a formação do acrossoma. A SARP2 é altamente abundante no testículo no qual é expressa apenas na fase pós-meiótica, mais especificamente na fase média/tardia dos espermatídeos haplóides elongados. Dado este padrão de localização de SARP2, propomos que esta possa desempenhar um papel importante na diferenciação e/ou função dos espermatozóides. Em conclusão, a SARP2 e a PP1γ2, proteínas abundantes em testículo e espermatozóides, apresentam a mesma localização no testículo humano. O complexo PP1γ2/SARP2 revela especificidade a nível tecidular (testículo), de estadío de espermatogénese (espermiogénese), a nível celular (espermatídeos elongados) e da localização sub-celular (núcleo), o que torna o complexo um novo alvo para a contracepção masculina ou tratamento de infertilidade masculina.

Protein Phosphatase 1 (PP1) is a major eukaryotic serine/threonine specific phosphatase whose cellular functions depend on the complexes it forms with PP1 Interacting Proteins (PIPs). Given the importance of the testis/sperm-enriched variant, PP1γ2, in spermatogenesis and sperm function it is imperative to identify the roles of the testis/sperm specific PIPs, such as SARP2 (several ankyrin repeat protein 2). PP1 achieves its specificity towards the substrates not only by the diversity of the binding partners but also through different catalytic subunits. Most studies have not directly addressed the significance of the different isoforms. Here, we report, for the first time, the expression patterns of PP1α, PP1γ2 and SARP2 in human testis by immunoelectron microscopy, using tissue previously collected in vivo. Our results show that PP1γ2 is the most abundant isoform in the late stages of germ cell maturation, whereas for the most part, PP1α is found in spermatids nucleus and during the acrosome formation. SARP2 exhibits a tissue, cell type, and spermatogenic stage specificity. SARP2 is more abundant in testis, and within the testis it is expressed only in post-meiotic haploid spermatids, mainly in mid/late stages of elongated spermatids. Given this unique expression pattern of SARP2, we propose that it plays a significant role in sperm differentiation and/or function. In conclusion, SARP2 shows the same localization pattern in human testis as PP1γ2, the PP1 testis/sperm-specific isoform. PP1γ2/SARP2 complex is tissue (testis), spermatogenic stage (spermiogenesis), cell type (elongated spermatids) and subcellular compartment (nucleus) specific. Thus making this complex a putative novel target for male contraception or male infertility treatment.