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Atribuyen infertilidad a enzima que interfiere con la fusión de esperma y genoma materno

Cómo el esperma desempaca el genoma de papá para que pueda fusionarse con el de mamá ha sido la principal inquietud de los investigadores

Un espermatozoide entra en un óvulo, un embrión se desarrolla y finalmente nace un bebé. Pero retrocedamos un segundo… ¿cómo se fusiona realmente el medio-genoma de la madre con el medio-genoma del padre para formar un nuevo genoma humano? Resulta que los investigadores no saben mucho sobre estos momentos incipientes, relativamente breves pero cruciales, de la fertilización.

Los investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de California en San Diego han descubierto una de las posibles causas de la infertilidad: la enzima SPRK1 lidera el primer paso para desenredar el genoma de un espermatozoide, expulsando proteínas especiales de empaquetamiento, lo que abre el ADN paterno y permite una mayor reorganización, todo en cuestión de horas.

Infertilidad y SPRK1

“En este estudio, simplemente estábamos interesados en responder a una pregunta fundamental sobre el comienzo de la vida”, dijo el autor principal Xiang-Dong Fu, PhD, profesor distinguido del Departamento de Medicina Celular y Molecular de la Escuela de Medicina de la Universidad de California en San Diego. “Pero en el proceso hemos descubierto un paso que podría funcionar mal para algunas personas, y contribuir a la dificultad de una pareja para concebir. Ahora que sabemos que la SPRK1 juega un papel aquí, su parte potencial en la infertilidad puede ser explorada más a fondo.”

El esperma puede ser hasta 20 veces más pequeño que una célula normal del cuerpo. Y mientras que el esperma lleva sólo la mitad de material genético que una célula normal, necesita ser doblado y empaquetado de una manera especial para que quepa. Una forma en que la naturaleza hace esto es reemplazando las histonas – proteínas alrededor de las cuales se enrolla el ADN, como las cuentas de un collar – con un tipo diferente de proteína llamada protaminas.

La infertilidad y esterilidad han sido objeto de múltiples estudios. El equipo de Fu ha estudiado durante mucho tiempo la SPRK1 por una razón completamente diferente: su capacidad de empalmar ARN, un paso importante que permite la traducción de genes a proteínas. Anteriormente demostraron que la SPRK1 está sobreactivada en el cáncer de colon, y desarrollaron inhibidores para amortiguar la enzima.

Los hallazgos en el ARN

Pero en 1999, poco después de que Fu publicara un documento que describía por primera vez el papel de la enzima en el empalme de ARN, un grupo de investigación en Grecia observó similitudes en la secuencia de los bloques de construcción de aminoácidos que constituyen los sustratos de la SPRK1 (las proteínas sobre las que actúa la enzima) y la protamina. De este modo, se obtuvo evidencia para deducir posibles causas de la infertilidad femenina, pese a que algunos diagnósticos atribuyen al padre la infertilidad masculina.

Fu pensó en ello durante años, pero no tenía la experiencia y las herramientas para estudiar el desarrollo del esperma. En 2015, Lan-Tao Gou, PhD, estaba entrevistando para un puesto de investigador postdoctoral cuando Fu se dio cuenta de que con la experiencia de Gou en espermatogénesis, finalmente tenía a la persona adecuada para el trabajo.

“Le dije a Lan-Tao, hagamos algo que nadie más está haciendo. Yo tengo una teoría y tú tienes la experiencia”, dijo Fu. “Así que tomamos prestado el equipo que necesitábamos y aprovechamos las instalaciones centrales que tenemos aquí en UC San Diego. “Y, sorprendentemente, todo lo que intentamos apoyó nuestra hipótesis… SRPK1 lleva una doble vida, intercambiando protaminas por histonas una vez que el esperma se encuentra con el óvulo.”

De acuerdo con Fu, la SPRK1 probablemente comenzó jugando este papel en la embriogénesis temprana, y luego evolucionó la habilidad de empalmar ARN. De esta manera, la SPRK1 se mantiene incluso cuando ya no es necesaria para la embriogénesis.

Fu, Gou y el equipo quieren determinar las señales que instruyen a los espermatozoides para sincronizarse con el genoma materno. “Tenemos un montón de nuevas ideas ahora”, dijo Fu. “Y cuanto mejor entendamos cada paso del proceso de espermatogénesis, fecundación y embriogénesis, más posibilidades tendremos de intervenir cuando los sistemas funcionen mal para las parejas que luchan con problemas reproductivos”.

Ante ello, se estaría vislumbrando una esperanza para quienes desean concebir y se encuentran en busca de un tratamiento para la infertilidad, que puede ser primaria o secundaria. Los hallazgos continúan siendo evaluados y serán determinantes en el área de la medicina familiar.

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