El exceso de intercambios genéticos impide la segregación de los cromosomas en los óvulos
El intercambio de ADN entre los cromosomas durante la formación temprana de los espermatozoides y los óvulos normalmente se limita para asegurar la fertilidad.
Pero cuando hay demasiados de estos intercambios genéticos, llamados eventos de cruce, la segregación de los cromosomas en los óvulos es defectuosa, han aprendido los biólogos en un proyecto realizado en tres laboratorios de la Universidad de Oregón y la Universidad Northwestern.
En un artículo publicado en línea el 4 de septiembre en la revista PLOS Genetics, los investigadores documentaron cómo las alteraciones, como se ha visto en la investigación básica con gusanos redondos microscópicos (Caenorhabditis elegans), conducen a una serie de defectos meióticos, ya que los cromosomas están sometidos a fuerzas inadecuadas del huso.
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La segregación inexacta de los cromosomas en los seres humanos se asocia con el síndrome de Down y los abortos espontáneos. Tales defectos de segregación, como los observados en la investigación, pueden dar lugar a un aumento de la infertilidad, dijo la bióloga de la UO Diana E. Libuda, investigadora principal del estudio.
En el último siglo, la investigación se ha centrado en asegurar que se realicen suficientes cruces durante el desarrollo de los espermatozoides y los óvulos. Se sabía que los espermatozoides y los óvulos en desarrollo tenían formas de asegurarse de que no se hicieran demasiados cruces, pero no estaba claro por qué".
Diana E. Libuda, profesora del Departamento de Biología y del Instituto de Biología Molecular de la UO
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El equipo de investigación identificó dos mecanismos que ayudan a contrarrestar los defectos desencadenados por el exceso de actividad de cruce en los óvulos en desarrollo y, por lo tanto, ayudan a la coordinación del proceso que ayuda a asegurar la integridad genómica en las nuevas generaciones.
Libuda había informado en el número del 9 de octubre de 2013 de Nature del descubrimiento de un mecanismo que inhibe la sobreproducción de cruces en los ascárides. Sin embargo, Libuda dijo que en ese momento no era posible estudiar los efectos posteriores en los casos en que se producían demasiados cruces. Desde entonces, su laboratorio ha desarrollado una forma de generar cruces adicionales en un solo cromosoma.
Esa capacidad llevó a una colaboración financiada por los Institutos Nacionales de Salud con Sadie Wignall, de la Universidad de Northwestern, experta en imágenes de alta resolución de las estructuras que intervienen en la segregación de los cromosomas en los óvulos en desarrollo. Lo que descubrió Wignall llevó a Libuda de vuelta al laboratorio de Bruce Bowerman en la UO para observar la segregación de cromosomas en óvulos vivos en desarrollo.
"En general, fue una gran unión de fuerzas científicas para adoptar un enfoque múltiple para responder a esta importante pregunta", dijo Libuda.
La investigación proporciona conocimientos fundamentales que pueden guiar la investigación en otros organismos para comprender mejor los mecanismos y, eventualmente, conducir a posibles aplicaciones clínicas.
"Las mismas proteínas que estudiamos en C. elegans están también en los seres humanos", dijo Libuda, "de hecho, la mayoría de las proteínas necesarias para la fertilidad se utilizan en todos los organismos que incluyen la levadura, la mosca de la fruta, los nematodos, el pez cebra, los ratones y los seres humanos. La investigación con estos gusanos microscópicos ha demostrado en numerosos contextos su relevancia para la salud humana".
