Capacitation drives sperm biophysical and biochemical changes for sperm-oocyte interactions. It is a well-known fact that the molecular complex arylsulfatase A (ARSA), hyaluronidase sperm adhesion molecule 1 (SPAM1), and heat shock protein 2 (HSPA2) plays a significant role in sperm–zona pellucida (ZP) binding. However, the time-dependent capacitation effects on the sperm surface ARSA presence and specific topographic distributions remain to be elucidated. Here, we quantified the ARSA density and specific membrane domain locations before (US) and after in vitro capacitation (one and four hours; CS1–CS4) in human sperm using high-resolution field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and immunogold labeling. Our results showed a significant and progressive capacitation-mediated increase of labeled spermatozoa from the US (37%) to CS4 (100%) physiological conditions. In addition, surface mapping revealed a close relationship between the ARSA residues and their acrosomal repositioning. Compared with the ARSA surface heterogeneous distribution found in US, the CS1–4 conditions exhibited clustering on the peri-acrosomal region, showing that time-dependent capacitation also induced a ARSA residue dramatic translocation on sperm surfaces. Our findings provide novel insights into the molecular remodeling events preceding sperm-oocyte interactions.

中文翻译：

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使用场发射扫描电子显微镜 (FE-SEM) 进行人精子体外获能过程中的芳基硫酸酯酶重塑

获能驱动精子-卵母细胞相互作用的精子生物物理和生化变化。众所周知，分子复合物芳基硫酸酯酶 A (ARSA)、透明质酸酶精子粘附分子 1 (SPAM1) 和热休克蛋白 2 (HSPA2) 在精子-透明带 (ZP) 结合中起着重要作用。然而，对精子表面 ARSA 存在和特定地形分布的时间依赖性获能影响仍有待阐明。在这里，我们使用高分辨率场发射扫描电子显微镜 (FE-SEM) 和免疫金量化了人类精子在体外获能之前（US）和之后（1 小时和 4 小时；CS1-CS4）的 ARSA 密度和特定膜域位置标签。我们的结果显示从美国 (37%) 到 CS4 (100%) 生理条件的标记精子显着和渐进的获能介导的增加。此外，表面映射揭示了 ARSA 残基与其顶体重新定位之间的密切关系。与在美国发现的 ARSA 表面异质分布相比，CS1-4 条件在顶体周围区域表现出聚集，表明时间依赖性获能也诱导了精子表面 ARSA 残基的显着易位。我们的研究结果为精子-卵母细胞相互作用之前的分子重塑事件提供了新的见解。与在美国发现的 ARSA 表面异质分布相比，CS1-4 条件在顶体周围区域表现出聚集，表明时间依赖性获能也诱导了精子表面 ARSA 残基的显着易位。我们的研究结果为精子-卵母细胞相互作用之前的分子重塑事件提供了新的见解。与在美国发现的 ARSA 表面异质分布相比，CS1-4 条件在顶体周围区域表现出聚集，表明时间依赖性获能也诱导了精子表面 ARSA 残基的显着易位。我们的研究结果为精子-卵母细胞相互作用之前的分子重塑事件提供了新的见解。