La imagen fluorescente muestra los cromosomas (verdes) segregándose en dos huevos en desarrollo. En cada huevo, un cromosoma (el verde más grande) tiene demasiados cruces y tiene problemas para segregarse. La imagen se tomó en un microscopio fluorescente de deconvolución. Crédito: Imagen cortesía de Diana Libuda
Universidad de Oregon y Northwestern University Los biólogos muestran que demasiados eventos cruzados pueden aumentar la infertilidad.
El intercambio de ADN entre los cromosomas durante la formación temprana de los espermatozoides y los óvulos normalmente se limita a asegurar la fertilidad.
Pero cuando hay demasiados de estos intercambios genéticos, llamados eventos cruzados, la segregación de cromosomas en huevos es defectuosa, según 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 en septiembre de 2020 en la revista PLOS Genetics, los investigadores documentaron cómo las interrupciones, como se ve en la investigación básica con gusanos redondos microscópicos (Caenorhabditis elegans), conducen a una variedad de defectos meióticos ya que los cromosomas están sujetos a fuerzas de huso incorrectas.
La segregación cromosómica inexacta en humanos está asociada con el síndrome de Down y los abortos espontáneos. Tales defectos de segregación como se ven en la investigación pueden resultar en un aumento de la infertilidad, dijo la bióloga de la UO Diana E. Libuda, investigadora principal del estudio.
“Durante el siglo pasado, la investigación se ha centrado en asegurarse de que se realicen suficientes cruces durante el desarrollo del esperma y el óvulo”, dijo Libuda, profesor del Departamento de Biología y del Instituto de Biología Molecular de la UO. “Se sabía que el desarrollo de espermatozoides y óvulos tenía formas de asegurarse de que no se hicieran demasiados cruces, pero no estaba claro por qué”.
El equipo de investigación identificó dos mecanismos que ayudan a contrarrestar los defectos provocados por el exceso de actividad de cruce en el desarrollo de los óvulos 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 la edición del 9 de octubre de 2013 de Nature el descubrimiento de un mecanismo que inhibe la sobreproducción de cruces en lombrices intestinales. Sin embargo, dijo Libuda, no era posible en ese momento estudiar los efectos posteriores en los casos en que ocurrieron demasiados cruces. Desde entonces, su laboratorio desarrolló 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 Northwestern, una experta en imágenes de alta resolución de estructuras involucradas en la segregación de cromosomas en óvulos en desarrollo. Lo que encontró Wignall llevó a Libuda de regreso al laboratorio de UO de Bruce Bowerman para observar la segregación cromosómica en huevos vivos en desarrollo.
“En general, fue una gran unión de fortalezas científicas 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, finalmente, conducir a posibles aplicaciones clínicas.
“Las mismas proteínas que estamos estudiando en C. elegans también están en humanos”, dijo Libuda. “De hecho, la mayoría de las proteínas necesarias para la fertilidad se utilizan en organismos que incluyen levaduras, moscas de la fruta, nematodos, peces cebra, ratones y humanos. Se ha demostrado en numerosos contextos que la investigación que utiliza estos gusanos microscópicos tiene relevancia en la salud humana. ”
Referencia: “Los cruces excesivos impiden la segregación cromosómica meiótica fiel en C. elegans”Por Jeremy A. Hollis, Marissa L. Glover, Aleesa J. Schlientz, Cori K. Cahoon, Bruce Bowerman, Sarah M. Wignall y Diana E. Libuda, 4 de septiembre de 2020, PLOS Genetics.
DOI: 10.1371 / journal.pgen.1009001
Los coautores del artículo con Libuda, Bowerman y Wignall fueron: Jeremy A. Hollis, técnico del laboratorio de Wignall; la ex estudiante de biología de la UO Marissa L. Glover, ahora estudiante de doctorado en la Universidad de California, Santa Cruz; Aleesa J. Schlientz, doctora en la UO este año; y Cori K. Cahoon, investigadora postdoctoral que trabaja en el laboratorio de Libuda con una beca del Fondo Conmemorativo Jane Coffin Childs para la Investigación Médica.
