De padres a hijos, la entrega de información hereditaria requiere el empaquetado cuidadoso del ADN en los espermatozoides. Pero no está claro cómo la naturaleza empaqueta este ADN para preparar a la descendencia. El uso de nueva tecnología para revelar la organización 3D del ADN en la reproducción masculina maduracélulas, los científicos revelaron un período crucial en el desarrollo que ayuda a explicar cómo los padres transmiten información genética a las generaciones futuras.
El período se capturó durante una etapa del desarrollo del esperma masculino llamado meiosis. Esto es cuando las células reproductivas, llamadas células germinales, están madurando para convertirse en esperma que puede fertilizar un óvulo femenino, sentando las bases para producir todas las células de un niño.sus hallazgos en Naturaleza, biología estructural y molecular , los biólogos reproductivos del Centro Médico del Hospital de Niños de Cincinnati dicen que la naturaleza prepara la organización 3D del ADN antes de empacarlo en el esperma.
Para cuando las células germinales se convierten en esperma fértil, el material genético está bien organizado. El material hereditario de la célula germinal masculina tiene una organización 3D precisa en el centro de control genético de la célula, el núcleo. Los investigadores informan que esta organización 3D es necesaria para unhombre para ayudar a producir la próxima generación de vida.
"Proponemos que el esperma masculino no es solo un portador de ADN. Nuestros datos sugieren que la organización tridimensional en el núcleo celular ayuda a establecer una base molecular que puede reproducir un cigoto completo capaz de convertirse en la próxima generación", dijo SatoshiNamekawa PhD, investigador principal del estudio y miembro de la División de Ciencias Reproductivas.
Los hallazgos abren la posibilidad de nuevas investigaciones para investigar cómo la organización 3D del material genético afecta la fertilidad y cuestiones como el nacimiento prematuro o la muerte fetal. También colaboró en el estudio el laboratorio de Noam Kaplan, PhD en el Instituto Tecnológico Tecnológico de Israel,en Haifa, Israel
Camino de la naturaleza
Utilizando las células germinales en maduración de ratones machos para su estudio, los investigadores se centraron en la meiosis, la etapa en que las células germinales masculinas arrojan la mitad de sus cromosomas mientras barajan el material genético. Esto es parte de la regla de la naturaleza de que los mamíferos machos y hembras cada unocontribuyen con la mitad de su material genético para generar un miembro genéticamente completo pero diverso de la próxima generación. Los humanos tienen un total de 46 cromosomas, con la madre y el padre cada uno contribuyendo 23.
Utilizando una tecnología llamada Hi-C, los investigadores pudieron mostrar la organización 3D y las interacciones de los cromosomas, así como los genes en el núcleo de las células germinales masculinas meióticas. Los autores proponen que preparar la organización 3D en la meiosis es vital para los genesque permiten que las células germinales recuperen su capacidad de producir todas las células del cuerpo después de fertilizar un óvulo femenino.
"En la meiosis, la expresión génica es extremadamente alta y diversa", dijo Kris Alavattam, primer autor del estudio y miembro del laboratorio Namekawa. "Muchos de estos genes son esenciales para el desarrollo de las células germinales, y muchos no se expresan en ningún otro lado, perocélulas germinales y en ningún otro momento "
Durante este tiempo, el material hereditario en las células germinales se organiza en compartimentos relacionados espacialmente llamados compartimientos genómicos. En las células germinales masculinas meióticas, los investigadores notaron que los compartimentos genómicos son más débiles que los de otras células del cuerpo. Esta debilidad ayuda a facilitar lo quellame a una reprogramación global de la organización de la cromatina en 3D. Esta organización de la cromatina, el empaquetamiento del ADN con proteínas de unión al ADN, promueve la expresión esencial de genes y el desarrollo de células germinales.de manera altamente organizada como células listas para la procreación.
Para obtener más información sobre las posibles contribuciones a los problemas de salud reproductiva en las personas, los científicos ahora quieren usar sus sistemas de modelado de laboratorio para comprender cómo la interrupción de la organización de la cromatina 3D puede dañar la fertilidad.
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Materiales proporcionado por Centro médico del Hospital de Niños de Cincinnati . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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