Identificada una proteïna clau en l'acoblament de la cua dels espermatozoides

Espermatozoides de Drosophila melanogaster normal. En taronja els caps i en verd les cues. Foto cortesia de S. Llamazares / Gonzalez Lab
Espermatozoides de Drosophila melanogaster normal. En taronja els caps i en verd les cues. Foto cortesia de S. Llamazares / Gonzalez Lab
  • <p>Normal Drosophila melanogaster spermatozoa. Orange shows heads and green shows tails. Photo courtesy of S. Llamazares / Gonzalez Lab</p>
  • <p>Mutant Drosophila melanogaster spermatozoa. The heads are severed from the tail ends and are dispersed. Photo courtesy of S. Llamazares / Gonzalez Lab</p>

L'estudi, publicat a The Journal of Cell Biology, se centra en el desenvolupament de la cua dels espermatozoides, que permet a aquestes cèl·lules desplaçar-se i que és fonamental per a la fertilitat masculina.

Un equip liderat per l'investigador ICREA de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona), Cayetano González, en col·laboració amb el grup de Giuliano Callaini, de la Universitat de Siena, a Itàlia, ha descobert que la proteïna CENTROBIN té un rol crucial en el desenvolupament de la cua dels espermatozoides.
Tant en mosques com en humans, els espermatozoides estan compostos pel cos cel·lular i el flagel, també coneguts com "cap" i "cua", respectivament.
El flagel és un apèndix prim, semblant a un fuet, que sobresurt del cos de la cèl·lula. Un conjunt de microtúbuls abasta tota la longitud del flagel i és indispensable perquè les cèl·lules espermàtiques puguin desplaçar-se per assolir i fertilitzar la cèl·lula reproductora femenina. Els microtúbuls que estructuren la cua estan disposats en una simetria radial característica, conservada al llarg de l'evolució, i aquesta simetria està modelada per un petit orgànul localitzat a la base del flagel, conegut com a cos basal.
Usant la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) com a model animal, el Laboratori de Divisió Cel·lular dirigit per González, ha descobert que CENTROBIN té un paper crític en l'assemblatge dels microtúbuls dins dels cossos basals. En absència d'aquesta proteïna, els cossos basals i els flagels que aquests formen, no tenen aquests microtúbuls. En conseqüència, els mascles deficients per CENTROBIN són estèrils.

La síndrome d'espermatozoides decapitats

A més del conjunt defectuós de microtúbuls dins de la cua, la connexió entre el cos cel·lular i el flagel també està compromesa en els espermatozoides amb CENTROBIN mutat. Aquest efecte és molt semblant a una patologia que comporta esterilitat masculina humana, coneguda com la "síndrome d'espermatozoides decapitats". El semen de les persones afectades sembla normal, però una micromanipulació mínima, com la necessària per a la fertilització in vitro, dóna com a resultat caps d'esperma separats de les seves cues i, conseqüentment, no poden desplaçar-se.
En suma, aquesta investigació demostra que la proteïna CENTROBIN, que està ben conservada entre humans i mosques, funciona com un regulador positiu del desenvolupament normal del flagel.

Sorprenentment, un estudi previ del mateix laboratori va demostrar que CENTROBIN exerceix un efecte negatiu en el desenvolupament dels cilis primaris. Aquests són una versió més curta dels flagels que es troben en certes neurones a la mosca i en molts tipus de cèl·lules en els éssers humans, i funcionen com a sensors d'estímuls externs. Igual que els flagels, els cilis primaris contenen una matriu de microtúbuls modelada pel cos basal.

En conjunt, aquests resultats revelen la naturalesa multifuncional de CENTROBIN i que exerceix papers oposats en diferents tipus de cèl·lules en el mateix organisme.

 

Article de referència:

Jose Reina, Marco Gottardo, Maria G. Riparbelli, Salud Llamazares, Giuliano Callaini, Cayetano Gonzalez 

Centrobin is essential for C-tubule assembly and flagellum development in Drosophila melanogaster spermatogenesis

The Journal of Cell Biology (2018) DOI: 10.1083/jcb.201801032