Un nuevo estudio de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis identifica el papel previamente desconocido de un gen específico en la fertilidad. Cuando falta el gen en moscas de la fruta, lombrices intestinales, peces cebra y ratones, los animales son infértiles o pierden su fertilidad inusualmente tempranopero por lo demás parecen saludables. Al analizar los datos genéticos en personas, los investigadores encontraron una asociación entre las mutaciones en este gen y la menopausia precoz.
El estudio aparece el 28 de agosto en la revista avances científicos .
El gen humano, llamado proteína 1 de la membrana de la envoltura nuclear NEMP1, no se ha estudiado ampliamente. En los animales, las mutaciones en el gen equivalente se han relacionado con un desarrollo ocular deficiente en las ranas.
Los investigadores que hicieron el nuevo descubrimiento no estaban tratando de estudiar la fertilidad en absoluto. Más bien, estaban usando técnicas genéticas para encontrar genes involucrados con el desarrollo ocular en los primeros embriones de moscas de la fruta.
"Bloqueamos la expresión de algunos genes en las moscas de la fruta, pero descubrimos que sus ojos estaban bien", dijo la autora principal Helen McNeill, PhD, la profesora Larry J. Shapiro y Carol-Ann Uetake-Shapiro e investigadora de BJC en la Facultad de Medicina"Entonces, comenzamos a tratar de averiguar qué otros problemas podrían tener estos animales. Parecían sanos, pero para nuestra sorpresa, resultó que eran completamente estériles. Descubrimos que tenían órganos reproductivos sustancialmente defectuosos".
Aunque varió un poco según la especie, los machos y las hembras tenían problemas de fertilidad cuando faltaba este gen. Y en las hembras, los investigadores encontraron que la envoltura que contiene el núcleo del óvulo, el compartimento vital que contiene la mitad de los cromosomas de un organismo,- parecía un globo flexible.
"Este gen se expresa en todo el cuerpo, pero no vimos esta estructura de globo flexible en los núcleos de ninguna otra célula", dijo McNeill, también profesor de biología del desarrollo. "Esa fue una pista con la que nos tropezamosun gen que tiene un papel específico en la fertilidad. Primero vimos el impacto en las moscas, pero sabíamos que las proteínas se comparten entre las especies. Con un grupo de colaboradores maravillosos, también eliminamos este gen en gusanos, peces cebra y ratones. Es tanEs emocionante ver que esta proteína que está presente en muchas células de todo el cuerpo tiene un papel tan específico en la fertilidad. No es un gran salto sospechar que también tiene un papel en las personas ".
Para estudiar esta envoltura nuclear en forma de globo flexible, los investigadores utilizaron una técnica llamada microscopía de fuerza atómica para introducir una aguja en las células, primero penetrando la membrana externa y luego la membrana del núcleo. La cantidad de fuerza necesaria para penetrar las membranas dacientíficos una medida de su rigidez. Mientras que la membrana externa era de rigidez normal, la membrana del núcleo era mucho más suave.
"Es interesante preguntarse si la rigidez de la envoltura nuclear del óvulo también es importante para la fertilidad en las personas", dijo McNeill. "Sabemos que hay variantes en este gen asociadas con la menopausia temprana. Y cuando estudiamos este defecto en ratones, vemos que sus ovarios han perdido el conjunto de óvulos con los que nacieron, lo que determina la fertilidad a lo largo de la vida. Por lo tanto, este hallazgo proporciona una posible explicación de por qué las mujeres con mutaciones en este gen podrían tener una menopausia precoz.pierde su reserva de óvulos, entra en la menopausia ".
McNeill y sus colegas sospechan que la envoltura nuclear tiene que encontrar un equilibrio entre ser lo suficientemente flexible para permitir que los cromosomas se alineen como deberían para fines reproductivos, pero lo suficientemente rígida para protegerlos del entorno estresante del ovario. Con la edad, los ovarios desarrollan hebrasde colágeno con potencial para crear estrés mecánico que no está presente en los ovarios embrionarios.
"Si tiene un núcleo más blando, tal vez no pueda manejar ese entorno", dijo McNeill. "Esta podría ser la señal que desencadena la muerte de los óvulos. Aún no lo sabemos, pero estamos planeando estudios paraabordar esta pregunta. "
A lo largo de estos estudios, McNeill dijo que encontraron solo otro problema con los ratones que carecen de este gen específico: estaban anémicos, lo que significa que carecían de glóbulos rojos.
"Los glóbulos rojos adultos normales carecen de núcleo", dijo McNeill. "Hay una etapa en la que la envoltura nuclear tiene que condensarse y ser expulsada del glóbulo rojo joven a medida que se desarrolla en la médula ósea. Los glóbulos rojos en estoslos ratones no están haciendo esto correctamente y mueren en esta etapa. Con una envoltura nuclear flexible, creemos que los glóbulos rojos jóvenes no están sobreviviendo en otra situación mecánicamente estresante ".
Los investigadores quisieran investigar si las mujeres con problemas de fertilidad tienen mutaciones en NEMP1. Para ayudar a establecer si tal vínculo es causal, han desarrollado células madre embrionarias humanas que, utilizando la tecnología de edición de genes CRISPR, recibieron mutaciones específicas en NEMP1enumerados en las bases de datos genéticas como asociados con la infertilidad.
"Podemos dirigir estas células madre para que se conviertan en óvulos y ver qué efecto tienen estas mutaciones en la envoltura nuclear", dijo McNeill. "Es posible que haya mujeres perfectamente sanas caminando sin la proteína NEMP. Si se demuestra que esto causa infertilidad, al menos este conocimiento podría ofrecer una explicación. Si resulta que las mujeres que carecen de NEMP son infértiles, se deben realizar más investigaciones antes de que podamos comenzar a preguntar si hay formas de corregir estas mutaciones; restaurar NEMP, por ejemplo,o encontrar alguna otra forma de soportar la rigidez de la envoltura nuclear ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Medicina de la Universidad de Washington . Original escrito por Julia Evangelou Strait. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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