Troben una proteïna imprescindible per formar òvuls i espermatozous

 Estructura microscòpica de teixit testicular de ratolí (P.Mikolcevic, IRB Barcelona)
Estructura microscòpica de teixit testicular de ratolí (P.Mikolcevic, IRB Barcelona)
  • <p>Microscopic structure of mouse testicle tissue (P.Mikolcevic, IRB Barcelona)</p>
  • <p>Microscopic structure of mouse testicle tissue. Left: details of health seminipherous tubule containing spermatids and sperm. Right: the tubules shrink due to mass germ cell death (in green). (P. Mikolcevic, IRB Barcelona)</p>
  • <p>Without RingoA, telomeres (green) —the ends of chromosomes—fuse, producing impaired meiosis and cell death. When the protein is present in telomeres (blue), the chromosomes are maintained separate. (P.Mikolcevic)</p>
  • <p>Transversal plane of a cell nucleus. Left, the telomeres –ends of chromosomes - (in green) are attached to the nuclear membrane. In the absence of RingoA, the telomeres cannot attach well, meiosis stops and the cell dies. (P. Mikolcevic, IRB Barcelona)</p>

Els científics de l'IRB Barcelona descobreixen una proteïna essencial en meiosi, el procés de divisió cel·lular que dóna lloc a les cèl·lules sexuals.

Sense la proteïna RingoA, els ratolins d'ambdós sexes són estèrils.

Els resultats, publicats a Nature Communications, podrien servir de base per desenvolupar anticonceptius masculins.

Científics de l'Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona), liderats per l'investigador ICREA Angel R. Nebreda, publiquen avui a Nature Communications que la proteïna RingoA és un regulador fonamental de la meiosi, procés de divisió cel·lular pel qual es produeixen òvuls i espermatozous per a la reproducció sexual de mamífers.

Les cèl·lules sexuals, a diferència de les cèl·lules de la resta de l'organisme, contenen la meitat de cromosomes (són haploides) gràcies a aquest tipus especial de divisió cel·lular. A la meiosi, a partir d'una cèl·lula precursora -cèl·lules germinals primordials- s'obtenen durant l'espermatogènesi quatre espermatozous mentre que a la ovogènesi es produeix un sol ovòcit (els altres tres degeneren durant el procés).

Els ratolins sense RingoA obtinguts al Laboratori de Senyalització i Cicle Cel·lular del professor Nebreda, estan aparentment sans però són completament estèrils, tant mascles com femelles. Després de tres anys d'experiments, els investigadors postdoctorals de l'IRB Barcelona, ​​Petra Mikolcevic i Michitaka Isoda, descriuen els desajustos moleculars que es produeixen durant la meiosi per la falta d'aquesta proteïna.

Amb l’estudi, els investigadors aporten noves dades sobre un procés fonamental per a totes les formes de vida que es reprodueixen sexualment. "Tots vam començar amb una meiosi així que saber com funciona és intel·lectualment molt interessant", apunta Nebreda. Tot i que la meiosi es va descriure a la fi del segle XIX "queden molts interrogants oberts", explica aquest científic guardonat amb un projecte de l'European Research Council.

"No hi ha bons models in vitro per estudiar la meiosi. És difícil extreure els espermatozous i fer estudis en plaques, cal estudiar-los en els testicles. I amb els ovòcits encara és pitjor perquè en les femelles els òvuls es generen en les fases primerenques del desenvolupament i treballar amb embrions és tècnicament complex".

RingoA i Cdk2, duet essencial en meiosi

Els científics han descobert que RingoA és un activador fonamental de la proteïna Cdk2, la quinasa amb la qual forma un complex necessari per dur a terme la meiosi. De fet, el model genètic de ratolí sense Cdk2 publicat fa 12 anys pel grup de Mariano Barbacid al CNIO és també viable però estèril i presenta exactament les mateixes alteracions en meiosi que l'obtingut ara pels investigadors de l'IRB Barcelona.

"En biologia, si obtens dos fenotips pràcticament indistingibles és una indicació que les proteïnes exerceixen la mateixa funció i que probablement treballen juntes". El que no se sabia fins ara era que la parella fonamental de Cdk2 en meiosi era RingoA, perquè Cdk2 normalment forma complexos amb un altre tipus de proteïnes anomenades ciclines.

Les anàlisis van demostrar que RingoA funciona en els telòmers, unes estructures que protegeixen els extrems dels cromosomes, i on també es localitza Cdk2. En meiosi, els telòmers actuen com ancoratges perquè els cromosomes s'agafin a la membrana nuclear, el que permet als cromosomes intercanviar fragments d'ADN; aquest procés de recombinació cromosòmica és una característica essencial de la meiosi.

Sense el complex RingoA-Cdk2, els telòmers dels cromosomes no s'ancoren a la membrana, van lliures pel nucli, la recombinació és caòtica, no es reparen els talls d'ADN necessaris per intercanviar-ne fragments i la meiosi no es pot completar. Com a resultat, no es generen les cèl·lules sexuals.

Anticonceptiu masculí

"No seria forassenyat pensar en desenvolupar un anticonceptiu masculí basat en inhibidors per RingoA-Cdk2", proposa Nebreda. Així com les dones generen els ovòcits durant el desenvolupament embrionari i per tant no tindria cap sentit, els homes produeixen espermatozoides durant pràcticament tota l’edat adulta. "Si la indústria volgués invertir en aquest tema, tenim les tècniques bioquímiques a punt per buscar inhibidors".

Aquest treball ha rebut el suport de la Fundació BBVA, el Ministeri d’Economia i Competitivitat i del programa CO-FUND FP7 de la Unió Europea.

Article de referència:

Essential role of the Cdk2 activator RingoA in meiotic telomere tethering to the nuclear envelope

Petra Mikolcevic, Michitaka Isoda, Hiroki Shibuya, Ivan del Barco Barrantes, Ana Igea, José A. Suja, Sue Shackleton, Yoshinori Watanabe & Angel R. Nebreda

Nature Comms. (2016, 30 March): doi: 10.1038/NCOMMS11084