La infertilidad humana tiene causas variadas y en muchos casos no del todo conocidas. Entre las principales causas de infertilidad femenina se encuentra la insuficiencia ovárica prematura (POI, por sus siglas en inglés). Se estima que afecta a entre el 1 y 3 % de las mujeres menores de 40 años. A su vez, las causas de esta insuficiencia del ovario pueden ser variadas. Se cree que hasta un 20% de los casos tienen un origen genético.

Pese a que se han identificado múltiples genes y rutas moleculares implicadas en reproducción, son pocos los casos en los que se ha podido establecer una relación causal directa con la infertilidad en humanos. En este trabajo, llevado a cabo en el laboratorio que dirige el Dr. Alberto M Pendás (Investigador del CSIC) junto con la Dra. Elena Llano (Profesora del Departamento de Fisiología de la Universidad de Salamanca) en el Centro de Investigación del Cáncer y en colaboración con Reiner Veitia del Institut Jacques Monod (París), se describe una mutación candidata a causar insuficiencia ovárica prematura, se demuestra que esa mutación efectivamente provoca el POI y se determina el mecanismo molecular por el que lo hace.

¿EN QUÉ CONSISTE EL HALLAZGO?

Los investigadores han logrado identificar una mutación en un gen, denominado HSF2BP, que provoca insuficiencia ovárica prematura. Pero no solo han identificado la mutación, sino también la manera en que esta variante afecta a la reproducción. Así, han determinado que la mutación provoca alteraciones en el proceso más característico y crucial de la gametogénesis, la recombinación meiótica.

¿QUÉ ES LA RECOMBINACIÓN MEIÓTICA?

Hace no mucho, en otro artículo sobre la infertilidad os explicamos en qué consistía la meiosis. Muy rápidamente, solo hay que recordar que es un tipo de división celular que se da en la formación de los gametos (ovocitos y espermatozoides) para la reproducción sexual. Su principal característica es que a partir de una célula diploide (con dos dotaciones cromosómicas, 2n) en la meiosis se obtienen células haploides (con una dotación cromosómica, n). Además, esta dotación cromosómica no procede completamente del padre o de la madre, sino que es recombinante, es decir, una mezcla de los cromosomas paternos y maternos). La recombinación meiótica es un proceso esencial que asegura la unión física entre los cromosomas paternos y maternos. Además, esta unión física, para su posterior separación, produce diversidad genética, sobre la cual puede actuar la selección natural.

La recombinación meiótica comienza durante las primeras fases de la meiosis (profase I). En ese momento se producen por todo el genoma roturas de la doble hebra del ADN. La célula repara estas roturas en esa misma fase usando como molde el cromosoma homólogo (en vez de la cromátida hermana) lo que da lugar a uniones entre cromosomas homólogos o entrecruzamientos (crossovers). Estos entrecruzamientos permiten una adecuada separación de los cromosomas homólogos (paterno o materno) en la primera división de la meiosis (la mejor manera para dividir fielmente las dos copias de entidades casi idénticas es emparejarlas antes de separarlas).

¿CÓMO LO HAN HECHO?

Bueno, lo primero que hay que saber es que lo que vais a leer en los próximos tres o cuatro párrafos, es en realidad el trabajo de más de cinco años.

Realmente podemos hablar de tres fases o partes del trabajo.

1. Todo comenzó con el estudio de una familia consanguínea afectada por POI. Lo primero que hizo el equipo de investigadores fue secuenciar del exoma completo (parte del genoma que codifica proteínas) de las mujeres de esta familia. Así, secuenciaron el exoma de dos hermanas afectadas por POI y otra hermana fértil. Tras realizar el análisis comparativo correspondiente, identificaron una mutación puntual en HSF2BP como la responsable de la enfermedad. HSF2BP es una proteína necesaria para el proceso de reparación que hemos comentado antes que sucede en la profase I de la meiosis. Concretamente participa en la localización de otras proteínas (recombinasas RAD51 y DMC1).
2. Posteriormente los investigadores generaron dos modelos de ratones modificados genéticamente. Uno de ellos no tenía el gen Hsf2bp. En el otro modelo introdujeron la variante alterada del gen humano que habían identificado en la familia en estudio. Analizaron entonces la fertilidad de estos ratones, así como las alteraciones en el mecanismo de la meiosis que presentaban ambos modelos. En el primer modelo de ratones, la ausencia total de HSF2BP en el ratón provoca que las recombinasas que hemos citado antes no se localicen adecuadamente. Esto lleva a fallos graves en la recombinación, con ausencia de entrecruzamientos, ausencia de gametos y a infertilidad en machos y a una importante reducción de la fertilidad en hembras. En el segundo modelo, la introducción en el ratón de la mutación en HSF2BP candidata a ser responsable de POI en humanos produce defectos sutiles en la reparación de las roturas de la doble hebra del ADN que se dan en la profase I de la meiosis. Esto causa, a su vez, una disminución en la fertilidad de las hembras. Estos defectos se deben a que la presencia de HSF2BP mutada provoca una disminución de la cantidad de sí misma por razones desconocidas. Estos resultados demuestran que la variante en HSF2BP identificada en humanos es realmente la causante de la infertilidad en la familia con POI.
3. Con el fin de profundizar en el mecanismo por el cual la mutación en HSF2BP provoca la disminución de su expresión o su estabilidad, analizaron nuevas proteínas que interaccionasen con HSF2BP. Para ello, los investigadores llevaron a cabo un ensayo de interacción de proteínas en levaduras. Esto les permitió identificar una nueva proteína anónima con función desconocida (C19ORF57, bautizada como BMRE1) la cual forma un complejo con HSF2BP y con otras dos proteínas esenciales para la recombinación meiótica como son PALB2 y el supresor tumoral de cáncer de mama BRCA2. Se generó entonces un nuevo modelo de ratón, esta vez en el que se eliminaba el gen BMRE1. Este modelo tenía un bloqueo de la recombinación meiótica idéntico al que había en el modelo en el que se había eliminado HSF2BP y que, por tanto, era estéril. La reducción de la expresión de la forma mutada de HSF2BP POI en el ratón se debe a la menor expresión a su vez de BRME1 la cual probablemente actúa a su vez reduciendo la expresión de si misma (feedback loop negativo).

CONCLUSIONES

El grupo del CIC ha encontrado una mutación causante de POI y ha determinado su mecanismo de actuación, identificando una nueva proteína que participa en el proceso de recombinación meiótica. Esta investigación ha permitido identificar la causa genética de la infertilidad en una familia afectada de insuficiencia ovárica prematura. Esto permitirá incorporar el análisis de este gen a la lista de genes analizados en los “paneles de infertilidad” donde se incluyen aquellos que han demostrado una relación directa con problemas de fertilidad en humanos.

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

Artículo original: A missense in HSF2BP causing primary ovarian insufficiency affects meiotic recombination by its novel interactor C19ORF57/BRME1. Natalia Felipe-Medina, Sandrine Caburet, Fernando Sánchez-Sáez, Yazmine B Condezo, Dirk G de Rooij, Laura Gómez-H, Rodrigo Garcia-Valiente, Anne Laure Todeschini, Paloma Duque, Manuel Adolfo Sánchez-Martin, Stavit A Shalev, Elena Llano, Reiner A Veitia, Alberto M Pendás  https://elifesciences.org/articles/56996