La Universidad de California, Berkeley, los biólogos han descubierto el interruptor que activa el uso de espermatozoides para penetrar y fertilizar un óvulo humano, descubriendo una posible fuente de infertilidad masculina pero también un objetivo potencial para los anticonceptivos que funcionan tanto en hombres como en mujeres.
El interruptor es un receptor de proteína que responde a la hormona sexual femenina progesterona, que es liberada por el óvulo u ovocito, el objetivo final hacia el cual nadan los espermatozoides. Miles de estos receptores se sientan en la superficie de la cola de un espermatozoide y cuando el espermase acerca al óvulo, la hormona activa el receptor y desencadena una cascada de cambios que hacen que la cola se rompa como un látigo, alimentando el esperma y, con suerte, a través de las células que protegen el huevo.
"Si la proteína receptora no reconoce la progesterona, sería infértil", dijo Melissa Miller, becaria postdoctoral en UC Berkeley y UC San Francisco y la primera autora de un artículo que informa sobre el descubrimiento ". Esto nos da uncomprensión de otra vía que está involucrada en la actividad del esperma humano ".
Sin embargo, un medicamento que inactiva este receptor recién descubierto podría ser un buen anticonceptivo "unisex", uno que podría ser utilizado por cualquier pareja sexual.
"Lo que es realmente genial es que tenemos un objetivo real para el desarrollo de anticonceptivos unisex", dijo Miller. "Si puede evitar que la progesterona induzca un golpe de poder, los espermatozoides no podrán alcanzar ni penetrar el ovocito".
Si bien existen otros posibles objetivos para un anticonceptivo que evitaría el inicio del golpe de poder, llamado hiperactivación o la liberación simultánea de enzimas que cortan la capa protectora alrededor del huevo, "esta es una de las mejores opciones que tenemospara un anticonceptivo unisex ", dijo.
La autora principal Polina Lishko, profesora asistente de biología molecular y celular de UC Berkeley, señaló que muchos tejidos, el cerebro, los pulmones y el músculo liso, contienen receptores de esteroides o progesterona relacionados que pueden funcionar de manera similar para desencadenarcambios en los tejidos
"Ahora que conocemos a los jugadores, el siguiente paso es buscar en otros tejidos que expresen estas proteínas para ver si la progesterona actúa sobre ellos de manera similar para afectar el ajuste del umbral de dolor en las neuronas sensibles al dolor, la producción de surfactante en los pulmones olas excesivas contracciones del músculo liso que se encuentran en el asma ", dijo." Esta puede ser una vía universal en todas las células ".
Miller, Lishko y sus colegas publicarán sus hallazgos el 17 de marzo de 2016 en la revista ciencia .
Pocas causas conocidas de infertilidad masculina
Hoy en día, los médicos no pueden determinar la causa de casi el 80 por ciento de todos los casos de infertilidad masculina, en parte porque se sabe poco acerca de los muchos pasos moleculares involucrados en la producción de esperma y sus interacciones con el óvulo.culpa en la mitad de todos los casos de parejas infértiles.
Sin embargo, debido a que el gobierno de EE. UU. Prohíbe el uso de fondos federales para la investigación que reúne los óvulos y los espermatozoides en el mismo plato, se ha realizado poca investigación sobre cómo las interacciones huevo-esperma conducen a la infertilidad. Y hasta hace cinco años, era muydifícil de estudiar el funcionamiento interno de los espermatozoides, la célula más pequeña del cuerpo, con técnicas de laboratorio comunes.
El nuevo descubrimiento se produce gracias a las técnicas que Lishko y su colega Yuriy Kirichok desarrollaron en los últimos cinco años en UCSF y UC Berkeley. Las técnicas les permiten pegar electrodos en la cola de un espermatozoide y registrar sus reacciones a las hormonas, clave para sondear elcascadas moleculares que gobiernan el comportamiento de los espermatozoides.
Esa técnica condujo a su descubrimiento de que un receptor grande en las colas de esperma - un canal de calcio denominado CatSper - es activado por la progesterona del huevo. La progesterona desbloquea la puerta del canal, permitiendo que los átomos de calcio cargados eléctricamente ingresen a la célula. Esto conducea una cascada bioquímica que prepara la célula de esperma para su último esfuerzo para fertilizar el ovocito.
Miller y Lishko sospecharon, sin embargo, que la progesterona no estaba actuando directamente sobre el canal de calcio, sino sobre algún otro receptor que, a su vez, activaba el canal de calcio.
Ese resultó ser el caso. Mostraron que la progesterona en realidad se une a una enzima previamente misteriosa llamada ABHD2, que se encuentra en niveles altos en los espermatozoides. Una vez que la progesterona se une a la enzima, que se encuentra en la superficie de los espermatozoides, se eliminaun lípido 2AG que ha estado inhibiendo el canal de calcio. Liberado de la inhibición, CatSper abre la puerta a los iones de calcio y a la eventual activación de los espermatozoides.
El inhibidor del canal de calcio CatSper probablemente está ahí por una buena razón: para evitar que los espermatozoides corran prematuramente hacia el óvulo y usen su limitado suministro de energía, dijo Miller.
"La gente tiende a pensar en la fertilización como un maratón, donde el espermatozoide más rápido y poderoso va a ganar", dijo Miller. "Pensamos en ello como el Tour de Francia, donde los ciclistas que están delante bloquean el viento".para el ganador real. La fertilización es un deporte de equipo, donde los primeros espermatozoides despejan el camino, gastando su energía para atravesar las células de barrera, de modo que el hombre lento y estable pueda ingresar al ovocito ".
El estudio también arroja luz sobre un antiguo misterio sobre los esteroides como la progesterona: por qué parecen actuar de dos maneras distintas. Como hormona sexual, la progesterona generalmente desencadena una cascada de eventos en la célula que alteran la expresión de genesen el núcleo, un proceso que puede llevar días, pero a veces la progesterona provoca cambios inmediatos en la célula, algo llamado señalización de esteroides no genómicos, que evidentemente utilizan un proceso más rápido que la expresión génica.
Lishko, que estudia los espermatozoides de ratas, ratones, toros y jabalíes, así como los humanos para comprender cómo funciona la fertilización en diferentes especies, dice que los espermatozoides son un sistema perfecto para estudiar la señalización de esteroides no genómicos, ya que los genes enlos espermatozoides se silencian y el tipo normal de señalización de esteroides no está presente. Mientras ella y sus colegas descubren los conceptos básicos de la señalización de esteroides en el esperma, el mismo proceso puede estudiarse en muchos otros tipos de células, dijo.
La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud R01GM111802, R21HD081403, R01HD068914 y por Pew Scholars y Alfred P. Sloan Awards a Lishko. Lishko, Miller y Kirichok han presentado una patente sobre el uso de ABHD2.
Aparte de Miller, Lishko y Kirichok, otros autores del artículo son Nadja Mannowetz, Anthony Iavarone, Rojin Safavi, Rose Hill y Diana Bautista de UC Berkeley, Elena Gracheva de la Universidad de Yale y James Smith de UCSF.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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