La hialina es una proteína liberada por los gránulos corticales de un óvulo animal fertilizado . La hialina liberada modifica la matriz extracelular del óvulo fertilizado para impedir que otros espermatozoides se unan al óvulo, y se conoce como el bloqueo lento de la polispermia . Todos los animales tienen este mecanismo de bloqueo lento.
La hialina es una proteína grande y ácida que ayuda al desarrollo embrionario. La proteína tiene fuertes propiedades adhesivas que pueden ayudar con la diferenciación celular y como componente de prevención de la polispermia. Forma la capa hialina que cubre la superficie del óvulo después de la inseminación.
Su estructura física tiene un componente mayor y menor. Uno es filamentoso y tiene moléculas flexibles que contienen una cabeza de dominio globular en el extremo. Su conformación se conserva principalmente mediante enlaces disulfuro, ya que prácticamente todos los aminoácidos de cisteína se encuentran en forma disulfuro, pero también las fuerzas hidrófobas y los enlaces salinos estabilizan la molécula. [1] La longitud del filamento es de aproximadamente 75 nm y la cabeza tiene forma de maza con un diámetro de 12 nm. Existe una isoforma de la molécula que, en su lugar, tiene un filamento más largo de 125 nm. [2] Ambas formas de estos filamentos a menudo se pliegan sobre sí mismos, lo que hace que la proteína sea heterogénea, lo que da como resultado manchas mal resueltas en un gel. Esto hace que la masa exacta sea incierta, ya que la proteína es muy difícil de purificar. Las estimaciones sitúan la masa en unos 350 kDa. Aproximadamente el 2-3% de su masa son carbohidratos. También se forman agregados de hialina al asociar las cabezas de la proteína, y la hialina permanece asociada con una proteína central de alto peso molecular durante toda la purificación. [2]
El ARNm hialino tiene aproximadamente 12 kb de longitud. Codifica aproximadamente un 25% de residuos ácidos con sólo un 3,5% de residuos básicos. [1] Dentro de su secuencia hay una región que contiene repeticiones en tándem de aproximadamente 84 aminoácidos. Esta secuencia está altamente conservada entre especies y se cree que es el sustrato adhesivo de la hialina. Se creó una parte recombinante de esta secuencia y se probaron sus propiedades adhesivas. Se descubrió que era tan adhesivo como el hialino nativo. Los anticuerpos se unieron a la hialina recombinante y bloquearon su adhesión de manera similar a la hialina normal. Luego se descubrió que la región de repetición en tándem estaba en la parte filamentosa de la hialina cuando los anticuerpos se unían a ella. Pueden estar presentes hasta 21 de estas repeticiones largas, lo que representa 230 kDa de la masa total y dos tercios de la región filamentosa. Estas repeticiones no muestran ningún parecido con nada del genbank, lo que convierte a la hialina en una proteína única. [3]
Hyalin se encuentra en los gránulos corticales dentro de un huevo. En este caso, la proteína se encuentra en forma aislada. [1] Los gránulos corticales migran a la membrana plasmática interna, donde permanecen inactivos hasta que la célula se despolariza. [4] Toda proteína en este punto es de origen materno. La hialina está confinada dentro de una subregión de los gránulos corticales, lo que demuestra que estas vesículas contienen suficiente hialina para sostener la célula y formar la capa de hialina hasta la etapa de gastrulación. Otra fuente de hialina se encuentra en el citoplasma. Esto también es de origen materno. Se forma una capa de hialina que recubre al embrión incluso después de que se ha eliminado la hialina de los gránulos corticales, lo que demuestra que este reservorio secundario existe. [5] La nueva hialina no se expresa hasta que se ha formado la gástrula. Esto se demuestra por la acumulación de ARNm hialino. Este ARNm se expresa alrededor del blastoporo en el límite endodermo -ectodermo, que es rico en retículo endoplasmático rugoso. Apareció nueva hialina en la superficie apical de las células del ectodermo . [6] También tuvo que ser traficado específicamente como lo hizo en los gránulos corticales. Hyalin no penetra en el endodermo. Se identificaron algunos anticuerpos monoclonales que transportan moléculas a la superficie apical de las células ectodérmicas. El hialino materno persiste durante todo el desarrollo y aparece en el archenterón de la gástrula. Dado que el mismo gen de ADN genómico codifica tanto el hialino materno como el nuevo, debe producirse algún empalme alternativo para que los anticuerpos transporten el hialino correcto al área correcta. [3]
La estructura de Hyalin depende de los iones de calcio. Se estabiliza contra la desnaturalización causada por las altas concentraciones de NaCl en el agua de mar. La estabilización ocurre cuando las concentraciones son tan bajas como 1 mM. El calcio también hace que la hialina precipite y forme agregados consigo mismo y con otras proteínas. Hacer esto requeriría concentraciones más altas de calcio. Otro ion divalente, Mg2+, provoca una mayor precipitación de hialina. Cuando actúa solo, el magnesio no puede provocar precipitación, pero aumenta el efecto de la precipitación de calcio. [7]
Como se indicó anteriormente, la capa hialina recubre la superficie externa de un embrión. Una vez que el óvulo es fertilizado, los gránulos corticales exocitan su contenido hacia la matriz extracelular. Cuando esto sucede, la hialina entra en contacto con los iones de calcio y se solubiliza. La unión con el calcio también induce interacciones hialina-proteína, creando agregados de sí mismo y de otras proteínas. [7] Resulta una capa similar a un gel y la capa hialina se forma alrededor del óvulo. La capa hialina crece hasta alcanzar unos 2 a 3 mm de espesor quince minutos después de la inseminación. [3] Esta capa se forma en la matriz extracelular y funciona como una sustancia adhesiva para los blastómeros.
La capa hialina es responsable de la adhesión y adecuada orientación de las células de un embrión. A lo largo del desarrollo, ciertas células cambian su afinidad de unión hacia la hialina. Hyalin ayuda a las células a diferenciarse en mitades animal y vegetal durante la ovogénesis mediante la utilización de iones de zinc y litio. El zinc aumenta la cantidad de hialino precipitado, mientras que el litio mantiene el hialino solubilizado cuando está cerca del calcio. El zinc, entonces, provoca un efecto animalizante ya que la unión de las células de la blástula sería más fuerte, mientras que la unión más débil de las células formaría la mitad vegetal. [8] Las células pueden diferenciarse aún más si ganan afinidad hacia otras membranas. La invaginación de la blástula se produce cuando el endodermo pierde su afinidad por el hialino, mientras que el ectodermo la conserva. [9] Esto conduce a la forma clave de la gástrula, con las diferentes capas formando sistemas biológicos separados.
Hyalin tiene un efecto secundario de ayudar con la polispermia cuando se encuentra en la capa hialina. La envoltura de fertilización es la barrera mecánica endurecida que impide que más espermatozoides penetren en la célula. Es creado por los productos secretados por los gránulos corticales. Debajo de la envoltura de fertilización se encuentra la capa hialina, que cubre los receptores de esperma en la membrana plasmática del óvulo. Si la envoltura de fertilización no se forma o disocia, la capa hialina por sí sola bloquea la polispermia. [10]