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López-González I, Sánchez-Cárdenas C, De la Vega-Beltrán JL, Alvarado-Quevedo B, Ocelotl-Oviedo JP, González-Cota AL, Aldana A, Orta G, Darszon A. ATP increases head volume in capacitated human sperm via a purinergic channel. Biochem Biophys Res Commun 2023; 671:318-326. [PMID: 37327703 DOI: 10.1016/j.bbrc.2023.06.008] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/17/2023] [Accepted: 06/02/2023] [Indexed: 06/18/2023]
Abstract
Scanning ion-conductance microscopy allowed us to document an external Ca2+ dependent ATP driven volume increase (ATPVI) in capacitated human sperm heads. We examined the involvement of purinergic receptors (PRs) P2X2R and P2X4R in ATPVI using their co-agonists progesterone and Ivermectin (Iver), and Cu2+, which co-activates P2X2Rs and inhibits P2X4Rs. Iver enhanced ATPVI and Cu2+ and 5BDBD inhibited it, indicating P2X4Rs contributed to this response. Moreover, Cu2+ and 5BDBD inhibited the ATP-induced acrosome reaction (AR) which was enhanced by Iver. ATP increased the concentration of intracellular Ca2+ ([Ca2+]i) in >45% of individual sperm, most of which underwent AR monitored using FM4-64. Our findings suggest that human sperm P2X4R activation by ATP increases [Ca2+]i mainly due to Ca2+ influx which leads to a sperm head volume increase, likely involving acrosomal swelling, and resulting in AR.
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Affiliation(s)
- I López-González
- Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210, Mexico.
| | - C Sánchez-Cárdenas
- Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210, Mexico
| | - J L De la Vega-Beltrán
- Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210, Mexico
| | - B Alvarado-Quevedo
- Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210, Mexico
| | - J P Ocelotl-Oviedo
- Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210, Mexico
| | - A L González-Cota
- Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210, Mexico
| | - A Aldana
- Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210, Mexico
| | - G Orta
- Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210, Mexico
| | - A Darszon
- Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos, 62210, Mexico.
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Torres-García E, Pinto-Cámara R, Linares A, Martínez D, Abonza V, Brito-Alarcón E, Calcines-Cruz C, Valdés-Galindo G, Torres D, Jabloñski M, Torres-Martínez HH, Martínez JL, Hernández HO, Ocelotl-Oviedo JP, Garcés Y, Barchi M, D’Antuono R, Bošković A, Dubrovsky JG, Darszon A, Buffone MG, Morales RR, Rendon-Mancha JM, Wood CD, Hernández-García A, Krapf D, Crevenna ÁH, Guerrero A. Extending resolution within a single imaging frame. Nat Commun 2022; 13:7452. [PMID: 36460648 PMCID: PMC9718789 DOI: 10.1038/s41467-022-34693-9] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 2.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/22/2021] [Accepted: 10/27/2022] [Indexed: 12/05/2022] Open
Abstract
The resolution of fluorescence microscopy images is limited by the physical properties of light. In the last decade, numerous super-resolution microscopy (SRM) approaches have been proposed to deal with such hindrance. Here we present Mean-Shift Super Resolution (MSSR), a new SRM algorithm based on the Mean Shift theory, which extends spatial resolution of single fluorescence images beyond the diffraction limit of light. MSSR works on low and high fluorophore densities, is not limited by the architecture of the optical setup and is applicable to single images as well as temporal series. The theoretical limit of spatial resolution, based on optimized real-world imaging conditions and analysis of temporal image stacks, has been measured to be 40 nm. Furthermore, MSSR has denoising capabilities that outperform other SRM approaches. Along with its wide accessibility, MSSR is a powerful, flexible, and generic tool for multidimensional and live cell imaging applications.
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Affiliation(s)
- Esley Torres-García
- grid.412873.b0000 0004 0484 1712Centro de Investigación en Ciencias, Instituto de Investigación en Ciencias Básicas y Aplicadas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Cuernavaca, Morelos Mexico ,grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Raúl Pinto-Cámara
- grid.412873.b0000 0004 0484 1712Centro de Investigación en Ciencias, Instituto de Investigación en Ciencias Básicas y Aplicadas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Cuernavaca, Morelos Mexico ,grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Alejandro Linares
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico ,grid.144532.5000000012169920XAnalytical and Quantitative Light Microscopy, Marine Biological Laboratory, Woods Hole, MA USA
| | - Damián Martínez
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Víctor Abonza
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Eduardo Brito-Alarcón
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Carlos Calcines-Cruz
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
| | - Gustavo Valdés-Galindo
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Departamento de Química de Biomacromoléculas, Instituto de Química. Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
| | - David Torres
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Martina Jabloñski
- grid.464644.00000 0004 0637 7271Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME‐CONICET), Buenos Aires, Argentina
| | - Héctor H. Torres-Martínez
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Departamento de Biología Molecular de Plantas, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - José L. Martínez
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Haydee O. Hernández
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas, Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
| | - José P. Ocelotl-Oviedo
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Yasel Garcés
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico ,grid.9486.30000 0001 2159 0001Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Marco Barchi
- grid.6530.00000 0001 2300 0941Department of Biomedicine and Prevention, Faculty of Medicine, University of Rome Tor Vergata, Rome, Italy
| | | | - Ana Bošković
- grid.418924.20000 0004 0627 3632Neurobiology and Epigenetics Unit, European Molecular Biology Laboratory, Monterotondo, Rome Italy
| | - Joseph G. Dubrovsky
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Departamento de Biología Molecular de Plantas, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Alberto Darszon
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Mariano G. Buffone
- grid.464644.00000 0004 0637 7271Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME‐CONICET), Buenos Aires, Argentina
| | - Roberto Rodríguez Morales
- grid.472559.80000 0004 0498 8706Instituto de Cibernética, Matemática y Física, Ciudad de la Habana, Cuba
| | - Juan Manuel Rendon-Mancha
- grid.412873.b0000 0004 0484 1712Centro de Investigación en Ciencias, Instituto de Investigación en Ciencias Básicas y Aplicadas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Christopher D. Wood
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
| | - Armando Hernández-García
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Departamento de Química de Biomacromoléculas, Instituto de Química. Universidad Nacional Autónoma de México, Ciudad de México, Mexico
| | - Diego Krapf
- grid.47894.360000 0004 1936 8083Electrical and Computer Engineering and School of Biomedical Engineering, Colorado State University, Fort Collins, CO USA
| | - Álvaro H. Crevenna
- grid.418924.20000 0004 0627 3632Neurobiology and Epigenetics Unit, European Molecular Biology Laboratory, Monterotondo, Rome Italy
| | - Adán Guerrero
- grid.9486.30000 0001 2159 0001Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada, Instituto de Biotecnología, Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, Morelos Mexico
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