El control hemostásico es crucial en la meiosis germinal

Un estudio que se publica en el último número de Nature Cell Biology y en el que ha participado la Universidad Autónoma de Barcelona ha mostrado que el control de la hemostasis es crucial en el proceso por el que se forman los espermatozoides y los óvulos.

Javier Granada Revilla. Barcelona | 06/03/2012 00:00

Ignasi Roig, investigador de la Universidad Autónoma de Barcelona. (Rafa M. Marín)

El control de la hemostasis juega un papel crucial y progresivo en el proceso por el que se forman los espermatozoides y los óvulos. El trabajo, que se publica en la edición electrónica de Nature Cell Biology, ha sido impulsado desde el Centro Memorial Sloan-Kettering, con la colaboración del Instituto Médico Howard Hughes, ambos en Nueva York, y la Universidad Autónoma de Barcelona.
La producción de espermatozoides y óvulos con el número correcto de cromosomas depende de los entrecruzamientos de los cromosomas, en un proceso denominado meiosis. De este modo, si se producen más entrecruzamientos, se produce una secreción incorrecta de los cromosomas, resultando a su vez espermatozoides con más o menos cromosomas, originando aneuploidías como el síndrome de Down."

Hemos estudiado en este artículo cómo se regulan estos procesos de formación de entrecruzamientos que se deben a que, durante la meiosis, se producen roturas en el ADN que son reparadas por dos vías: bien mediante una conversión génica -que no implica intercambio de material entre los dos cromosomas homólogos- o mediante entrecruzamiento, que sí comporta que los dos cromosomas homólogos queden unidos, lo que permite que luego segreguen correctamente durante la división meiótica", ha precisado Ignasi Roig, profesor-lector de la Unidad de Citología e Histología del Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología de la Universidad Autónoma de Barcelona.

En mamíferos, igual que en levaduras y gusanos, al alterarse el número de roturas de ADN que se crean al inicio se condiciona su reparación

La conclusión más destacada del trabajo es que se ha observado en mamíferos que, de la misma manera que sucede en levaduras y en gusanos, al alterarse el número de roturas de ADN que se crean al inicio se condiciona el proceso por el que éstas se repararán.

Como ha explicado el investigador, "en un individuo normal, que produce muchas roturas en el ADN, la gran mayoría son reparadas produciendo conversiones génicas y sólo una minoría quedan reparadas como entrecruzamientos. Cuando reduces el número de roturas que se producen para preservar el número de entrecruzamientos que tengan los espermatocitos, se reduce el número de reparaciones que se dan por conversión génica. De este modo, se mantiene a expensas de las conversiones génicas el número de entrecruzamientos más o menos constante. Este hecho es importante para que los cromosomas segreguen correctamente, obteniendo espermatocitos y óvulos con el número correcto de cromosomas.

Unos 23-24 puntos

En su opinión, el hallazgo es relevante, ya que existe mucha variabilidad en cuanto al número de roturas de ADN que se producen en la meiosis "y este mecanismo permite que las distintas células -aunque una produzca cien roturas y la de al lado 200- terminen con unos 23-24 puntos de entrecruzamiento, aproximadamente".

En el caso de los mamíferos, el control es progresivo, estableciéndose durante la profase meiótica. "Vemos las roturas al inicio, durante el leptoteno. Durante el zigoteno y el paquiteno se van reparando, con entrecruzamientos al final de esta fase. A lo largo de todo este proceso vemos cómo se va implantando este mecanismo de control. O, dicho de otro modo, la variabilidad que existe va disminuyendo hasta una variabilidad mínima, que es la que se observa en el estadio de paquiteno", ha descrito el Roig.

Para la investigación se utilizaron ratones con el gen natural (wild-type) y ratones modificados genéticamente en los que la rotura del ADN las causaba la proteína SPO11. Al utilizar ratones defectuosos para esta transesterasa en heterocigosis, se reducía el número de roturas que se creaban. Además, se utilizaron ratones con las dos copias de SPO11 con dos copias añadidas, por lo que producían más roturas de ADN.

"Vimos que, aunque tuvieran más o menos roturas, el número de entrecruzamientos se mantenía estable, lo que indica que la reparación se adapta a la cantidad de roturas que haya. Y siempre se mantiene estable el número de entrecruzamientos que se producen", ha reiterado.
(Nature Cell Biology; 2012; DOI: 10.1038/ ncb2451).

DIFERENCIAS ENTRE SEXOS Y ENTRE ESPECIES

En hembras de humanos, la variabilidad que se ha observado en la cantidad de puntos de entrecruzamiento que existen es muy superior a la de ratones, una circunstancia que no sucede en varones humanos, con una variabilidad similar a los modelos animales. Para Roig, este dato podría sugerir que los mecanismos de crossover hemostasis no están implantados durante la meiosis en hembras humanas. "Intentaremos comprobar este hecho cuando sea posible, aunque es complicado, porque la manipulación de la meiosis es muy dificultosa: no existen métodos de cultivo bien establecidos y estamos trabajando en ello para poder manipular el número de roturas en el ADN que se generan y poder ver así si estos mecanismos de crossover hemostasis funcionan bien o no en humanos", ha anunciado Roig.