Descubren un mecanismo que produce infertilidad

El grupo de investigación en segregación de cromosomas y enfermedad humana del CIC (Centro de Investigación del Cáncer) de Salamanca liderado por el doctor Alberto Martín Pendás han identificado el mecanismo por el que dos mutaciones presentes en humanos provocan infertilidad.

Los investigadores del CIC que han firmado el estudio

Es bastante frecuente en la actualidad encontrarse personas con problemas de fertilidad y gran parte de estos problemas tienen un origen desconocido. Este trabajo ayuda a conocer un poco más alguna de las causas de infertilidad.

Vamos a intentar explicaros un poco en qué consiste lo que han identificado. Exactamente lo que han visto es que las interacciones entre un complejo de moléculas (SYCE1-SIX6OS1) que participa en el proceso de meiosis están alteradas en casos de infertilidad.

¿QUÉ ES LA MEIOSIS?

En primer lugar, un recordatorio, muy básico, sobre lo que es la meiosis. Sin saber eso, no podéis entender en qué consiste este hallazgo. Todos sabemos que la fecundación consiste en el proceso por el que dos células que provienen de individuos distintos se unen para generar uno nuevo. Esto es la base de la reproducción sexual. Bien. Imaginemos que la fecundación implicara a dos células cualquiera. La célula resultante (de la que deriva todo el individuo) tendría el doble de material genético que los individuos progenitores. Y a su vez, en la siguiente generación pasaría lo mismo, habría un aumento continuo de la dotación genética. Esto, obviamente, no puede ser. Por lo tanto, las células que se unen en la fecundación son células especiales, que tienen la mitad de cromosomas, una dotación completa, de tal manera que al fusionarse el nuevo individuo tenga igual cantidad que sus predecesores. Estas células se llaman gametos y el proceso por el que se forman se denomina meiosis.

¿CÓMO FUNCIONA LA MEIOSIS?

El proceso de meiosis es muy complejo. Simplemente recordemos que consta de dos divisiones consecutivas sin síntesis de ADN entre ellas. En el caso de esta investigación nos interesa fundamentalmente el fenómeno de la sinapsis cromosómica, que es la unión o apareamiento de los cromosomas homólogos. Para estabilizar esta unión se forma una estructura proteica a modo de andamiaje, denominada complejo sinaptonémico que, además, promueve la formación de entrecruzamientos. Este complejo consta en mamíferos de ocho componentes, entre ellos SYCE1.

Complejo sinaptonémico. Tomado del artículo original Science Advances  02 Sep 2020: Vol. 6, no. 36

 

El complejo sinaptonémico sirve además de andamiaje también como estructura esencial donde tienen lugar las reacciones enzimáticas para que tenga lugar la recombinación homóloga. La recombinación homóloga es un proceso que ocurre durante la meiosis y que consiste en que los cromosomas apareados de los progenitores masculino y femenino se alinean de forma que secuencias similares del ADN se entrecruzan y se da un intercambio de material genético. Este es uno de los mecanismos que hacen que los hijos no sean idénticos a uno de los progenitores. En la siguiente imagen tenéis una representación gráfica muy clara de este proceso.

Imagen tomada de National Human Genome Research Institute (https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Recombinacion-homologa)

¿QUÉ HAN ENCONTRADO EXACTAMENTE?

En el trabajo llevado a cabo por investigadores del CIC en colaboración con la Universidad de Newcastle han determinado que SYCE1 establece una serie de interacciones con otra proteína de este andamiaje, denominada SIX6OS1 y que estas interacciones son esenciales para la formación adecuada del complejo y, por lo tanto, para una correcta meiosis. Este grupo de investigación lleva ya tiempo trabajando sobre el proceso de la meiosis, de hecho en 2016 publicaron en la revista Nature Communications su descubrimiento del octavo miembro que forma parte del complejo sinaptonémico.

A partir del estudio de estas interacciones, los investigadores han establecido que mutaciones en SYCE1 (previamente descritas) que provocan infertilidad lo hacen precisamente inestabilizando el complejo sinaptonémico, al afectar a la interacción con SIX6OS1. De esta manera, han demostrado que no solo la ausencia de las proteínas SYCE1 o SIX6OS1 puede afectar a la fertilidad, sino que también mutaciones puntuales en las zonas de interacción entre estas proteínas son suficientes para causar fallos en meiosis, de tal manera que estos fallos conducen a infertilidad.

Para llegar a estas conclusiones, los científicos han replicado en ratones las tres mutaciones humanas en SYCE1 que causan infertilidad. Estos ratones mutantes se consiguieron mediante edición genómica realizada con la herramienta CRISPR.

¿POR QUÉ ES IMPORTANTE?

Dentro del 10 al 15% de las parejas que sufren infertilidad, aproximadamente un 25% de los casos tienen causas desconocidas y probablemente de origen genético, incluyendo entre el 50 y el 80% de los casos de azoospermia no obstructiva y fallo ovárico prematuro. Este trabajo permite elucidar uno de los mecanismos de una causa genética de la infertilidad. El conocimiento de las alteraciones moleculares siempre supone un primer paso para lograr posibles terapias para los problemas derivados de estas alteraciones.

Este texto ha sido supervisado por Alberto Martín Pendás, uno de los autores del artículo.

ARTÍCULO:

Fernando Sánchez-Sáez, Laura Gómez-H, Orla M. Dunne, Cristina Gallego-Páramo, Natalia Felipe-Medina, Manuel Sánchez-Martín, Elena Llano, Alberto M. Pendas, Owen R. Davies. Meiotic chromosome synapsis depends on multivalent SYCE1-SIX6OS1 interactions that are disrupted in cases of human infertility. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.abb1660 https://advances.sciencemag.org/content/6/36/eabb1660.full

About the Author:

Alberto Morán
Licenciado en farmacia por la Universidad Complutense de Madrid. Realicé mi tesis doctoral en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Farmacia. Posteriormente hice un Máster en Dirección de Empresas Biotecnológicas. Trabajé casi un año en una consultoría de biotecnología. Posteriormente fui investigador y docente en la Universidad Complutense de Madrid durante siete años. Mi carrera investigadora se desarrolló en el estudio de los mecanismos moleculares del cáncer (colon y pulmón esencialmente). En noviembre de 2012 abandoné definitivamente el laboratorio. En la actualidad soy titular de una oficina de farmacia.

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