Descoberta la proteïna que regula la reparació del DNA durant la formació dels espermatozoides
23/04/2015
Investigadors del Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i d’Immunologia, i de l’Institut de Biotecnologia i Biomedicina de la UAB, encapçalats pel Dr. Ignasi Roig, han descobert que la via de senyalització -una activació en cascada de diferents molècules- desencadenada per la proteïna ATM, regula la reparació del DNA durant la meiosi en espermatòcits, el procés de divisió cel·lular que dóna lloc als espermatozoides.
En experiments emprant ratolins modificats genèticament, els investigadors han observat que quan s’elimina la proteïna ATM, o si se’n redueix la seva activació, els espermatòcits (precursors dels espermatozoides) que presenten trencaments en el genoma no bloquegen el seu cicle cel·lular i per tant tenen la capacitat de progressar més del normal, tot i no haver reparat correctament els trencaments originats en el DNA.
D’aquesta manera, la recerca demostra que les mutacions que afectin la via de senyalització que depèn de la proteïna ATM, així com els fàrmacs que inhibeixin la funció d’aquesta via de senyalització, com és el cas d’alguns fàrmacs antitumorals, podrien originar problemes de fertilitat en humans.
La descoberta permet aprofundir en els mecanismes que regulen la formació dels gàmetes (òvuls i espermatozoides). És ben sabut que la proteïna ATM és una de les principals implicades en la resposta al dany en el DNA en les cèl·lules somàtiques (qualsevol de les cèl·lules que formen part del nostre organisme, exceptuant les de la línia germinal). Aquest estudi, publicat recentment a PLOS Genetics posa de manifest que, en el cas particular de les cèl·lules meiòtiques com els espermatòcits, la via de senyalització de la proteïna ATM també participa en el sistema de control de la progressió del cicle cel·lular en resposta al dany en del DNA, un fet que fins ara es desconeixia.
Reparació genètica
En la reproducció sexual és necessari que es fusionin dos gàmetes (òvul i espermatozoide) i combinin el seu material genètic per donar lloc a un embrió. Per tant, el número de cromosomes d’aquestes cèl·lules s’ha de reduir a la meitat mitjançant una divisió cel·lular especialitzada anomenada meiosi. A l’inici de la meiosi, en les cèl·lules germinals es promou la generació intencionada de múltiples trencaments de doble cadena en el DNA al llarg de tot el genoma. La reparació d’aquests trencaments en el DNA, mitjançant un procés anomenat recombinació homòloga, permet que els cromosomes homòlegs s’aparellin de dos en dos per garantir una segregació equilibrada durant la divisió meiòtica i evitar així que es formin gàmetes amb un número incorrecte de cromosomes que podrien donar lloc a malalties cromosòmiques generades per la presencia d’aneuploïdies (com per exemple la síndrome de Down, entre d’altres) o avortaments espontanis.
Atès que els errors en la reparació dels trencaments en el DNA poden generar inestabilitat en el genoma, la reparació d’aquests trencaments és un procés altament regulat. És, per tant, essencial l’existència de mecanismes de control que detectin errors en aquest procés i aturin el cicle cel·lular per tal de permetre a la cèl·lula reparar els trencaments, i en el cas que això no sigui possible, eliminar la cèl·lula danyada.
Col·laboració internacional
L’investigador principal d’aquest projecte és el doctor Ignasi Roig, professor lector de la Unitat de Citologia i d’Histologia al Departament de Biologia Cel·lular, Fisiologia i Immunologia de la UAB, i investigador del grup d’Inestabilitat i Integritat del Genoma de l’Institut de Biotecnologia i Biomedicina (IBB) de la Universitat Autònoma de Barcelona. A més del doctor Roig, Sarai Pacheco i Marina Marcet Ortega, ambdues del mateix grup de recerca, també han participat en aquest estudi. En la recerca també han participat investigadors del Howard Hughes Medical Institute (New York, EUA) i del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center (New York, EUA).
Enllaç a l'article de referència