High-throughput screening method for discovering CatSper inhibitors using membrane depolarization caused by external calcium chelation and fluorescent cell barcoding

The exclusive expression of CatSper in sperm and its critical role in sperm function makes this channel an attractive target for contraception. The strategy of blocking CatSper as a male, non-hormonal contraceptive has not been fully explored due to the lack of robust screening methods to discover novel and specific inhibitors. The reason for this lack of appropriate methodology is the structural and functional complexity of this channel. We have developed a high-throughput method to screen drugs with the capacity to block CatSper in mammalian sperm. The assay is based on removing external free divalent cations by chelation, inducing CatSper to efficiently conduct monovalent cations. Since Na+ is highly concentrated in the extracellular milieu, a sudden influx depolarizes the cell. Using CatSper1 KO sperm we demonstrated that this depolarization depends on CatSper function. A membrane potential (Em) assay was combined with fluorescent cell barcoding (FCB), enabling higher throughput flow cytometry based on unique fluorescent signatures of different sperm samples. These differentially labeled samples incubated in distinct experimental conditions can be combined into one tube for simultaneous acquisition. In this way, acquisition times are highly reduced, which is essential to perform larger screening experiments for drug discovery using live cells. Altogether, a simple strategy for assessing CatSper was validated, and this assay was used to develop a high-throughput drug screening for new CatSper blockers.Fil: Luque, Guillermina Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Schiavi Ehrenhaus, Liza Jamaica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Jabloñski, Martina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Balestrini, Paula Ania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Novero, Analia Guadalupe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Torres, Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Osycka Salut, Claudia Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas; ArgentinaFil: Darszon, Alberto. Universidad Autónoma del Estado de México; MéxicoFil: Krapf, Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Buffone, Mariano Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentin

The early molecular events leading to COFILIN phosphorylation during mouse sperm capacitation are essential for acrosomal exocytosis

The actin cytoskeleton reorganization during sperm capacitation is essential for the occurrence of acrosomal exocytosis (AR) in several mammalian species. Here, we demonstrate that in mouse sperm, within the first minutes of exposure upon capacitating conditions, the activity of RHOA/C and RAC1 is essential for LIMK1 and COFILIN phosphorylation. However, we observed that the signaling pathway involving RAC1 and PAK4 is the main player in controlling actin polymerization in the sperm head necessary for the occurrence of AR. Moreover, we show that the transient phosphorylation of COFILIN is also influenced by the Slingshot family of protein phosphatases (SSH1). The activity of SSH1 is regulated by the dual action of two pathways. On one hand, RHOA/C and RAC1 activity promotes SSH1 phosphorylation (inactivation). On the other hand, the activating dephosphorylation is driven by okadaic acid-sensitive phosphatases. This regulatory mechanism is independent of the commonly observed activating mechanisms involving PP2B and emerges as a new finely tuned modulation that is, so far, exclusively observed in mouse sperm. However, persistent phosphorylation of COFILIN by SSH1 inhibition or okadaic acid did not altered actin polymerization and the AR. Altogether, our results highlight the role of small GTPases in modulating actin dynamics required for AR.Fil: Schiavi Ehrenhaus, Liza Jamaica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Romarowski, Ana. University of Massachussets; Estados UnidosFil: Jabloñski, Martina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Krapf, Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Luque, Guillermina Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Buffone, Mariano Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentin

Seeing is believing: current methods to observe sperm acrosomal exocytosis in real time

Acrosomal exocytosis (AR) is a critical process that sperm need to undergo to fertilize an egg. The evaluation of the presence or absence of the acrosome is usually performed by using lectins or dyes in fixed cells. With this approach, it is neither possible to monitor the dynamic process of exocytosis and related molecular events while discriminating between live and dead cells, nor to evaluate the acrosomal status while sperm reside in the female reproductive tract. However, over the last two decades, several new methodologies have been used to assess the occurrence of AR in living cells allowing different groups to obtain information that was not possible in the past. These techniques have revolutionized the whole study of this process. This review summarizes current methods available to analyze AR in living cells as well as the important information that emerged from studies using these approaches.Fil: Balestrini, Paula Ania. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Jabloñski, Martina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Schiavi Ehrenhaus, Liza Jamaica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Marin Briggiler, Clara Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Sánchez Cárdenas, Claudia. Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Biotecnología; MéxicoFil: Darszon, Alberto. Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Biotecnología; MéxicoFil: Krapf, Darío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas. Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario; ArgentinaFil: Buffone, Mariano Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentin