Las mutaciones genéticas pueden estar relacionadas con la infertilidad, la menopausia precoz
Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han identificado un gen que desempeña un papel importante en la fertilidad en múltiples especies. En la imagen se muestra un ovario de mosca de la fruta normal (izquierda) y un ovario de mosca de la fruta con este gen reducido (derecha). Los animales machos y hembras que carecían de este gen tenían órganos reproductivos sustancialmente defectuosos. El estudio podría tener implicaciones para comprender la infertilidad humana y la menopausia precoz. Crédito: Yonit Tsatskis/McNeill Lab
Un nuevo estudio de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis identifica el papel previamente desconocido de un gen específico en la fertilidad. Cuando falta el gen en moscas de la fruta, gusanos redondos, peces cebra y ratones, los animales son infértiles o pierden su fertilidad inusualmente temprano, pero por lo demás parecen saludables. Al analizar los datos genéticos en las personas, los investigadores encontraron una asociación entre las mutaciones en este gen y la menopausia temprana.
El estudio aparece el 28 de agosto en la revista Science Advances.
El gen humano llamado proteína de membrana de envoltura nuclear 1 (NEMP1) no se ha estudiado mucho. En los animales, las mutaciones en el gen equivalente se han relacionado con un desarrollo ocular deficiente en las ranas.
Los investigadores que hicieron el nuevo descubrimiento no estaban tratando de estudiar la fertilidad en absoluto. Más bien, estaban usando técnicas genéticas para encontrar genes relacionados con el desarrollo de los ojos en los primeros embriones de moscas de la fruta.
«Bloqueamos la expresión de algunos genes en las moscas de la fruta, pero descubrimos que sus ojos estaban bien», dijo el autor principal. Helen McNeill, Ph.D., profesora de Larry J. Shapiro y Carol-Ann Uetake-Shapiro e investigadora del BJC en la Facultad de Medicina. «Entonces, comenzamos a tratar de averiguar qué otros problemas podrían tener estos animales. Parecían saludables, pero para nuestra sorpresa, resultó que estaban completamente estériles. Descubrimos que tenían órganos reproductivos sustancialmente defectuosos».
Aunque varió un poco según la especie, machos y hembras tenían problemas de fertilidad cuando les faltaba este gen. Y en las hembras, los investigadores encontraron que la envoltura que contiene el núcleo del óvulo, el compartimento vital que contiene la mitad de los cromosomas de un organismo, parecía un globo flexible.
«Este gen se expresa en todo el cuerpo, pero no ver esta estructura de globo flexible en los núcleos de cualquier otra célula», dijo McNeill, también profesor de biología del desarrollo. «Ese fue un indicio de que nos habíamos topado con un gen que tiene una función específica en la fertilidad. Primero vimos el impacto en las moscas, pero sabíamos que las proteínas se comparten entre especies. Con un grupo de maravillosos colaboradores, también eliminamos este gen en gusanos, pez cebra y ratones. Es muy emocionante ver que esta proteína que está presente en muchas células en todo el cuerpo tiene un papel tan específico en la fertilidad. No es un gran salto sospechar que también tiene un papel en las personas».
Investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis han identificado un gen que juega un papel importante en la fertilidad en múltiples especies. A la izquierda hay un ovario normal de mosca de la fruta con cientos de óvulos en desarrollo. A la derecha hay un ovario de mosca de la fruta al que le falta totalmente el gen NEMP. Está poco desarrollado y no se ven huevos. Crédito: Yonit Tsatskis/Laboratorio McNeill
Para estudiar esta envoltura nuclear similar a un globo flexible, los investigadores utilizaron una técnica llamada microscopía de fuerza atómica para introducir una aguja en las células, primero penetrando la membrana externa y luego la membrana del núcleo. La cantidad de fuerza requerida para penetrar las membranas les da a los científicos una medida de su rigidez. Mientras que la membrana externa tenía una rigidez normal, la membrana del núcleo era mucho más blanda.
«Es interesante preguntarse si la rigidez de la envoltura nuclear del óvulo también es importante para la fertilidad en las personas», dijo McNeill. «Sabemos que hay variantes en este gen asociadas con la menopausia temprana. Y cuando estudiamos este defecto en ratones, vemos que sus ovarios han perdido la reserva de óvulos con los que nacen, lo que determina la fertilidad a lo largo de la vida. Así que , este hallazgo proporciona una posible explicación de por qué las mujeres con mutaciones en este gen pueden tener una menopausia temprana. Cuando pierdes la reserva de óvulos, entras en la menopausia».
McNeill y sus colegas sospechan que la envoltura nuclear tiene que encontrar un equilibrio entre ser lo suficientemente flexible para permitir que los cromosomas se alineen como deberían con fines reproductivos y lo suficientemente rígido para protegerlos del entorno estresante del ovario. Con la edad, los ovarios desarrollan hebras de colágeno con potencial para crear un estrés mecánico que no está presente en los ovarios embrionarios.
«Si tienes un núcleo más blando, tal vez no pueda manejar ese ambiente», dijo McNeill. «Esta podría ser la señal que desencadena la muerte de los óvulos. Todavía no lo sabemos, pero estamos planificando estudios para abordar esta pregunta».
En el transcurso de estos estudios, McNeill dijo que encontraron solo otro problema con los ratones a los que les faltaba este gen específico: estaban anémicos, lo que significa que carecían de glóbulos rojos.
«Los glóbulos rojos adultos normales carecen de núcleo», dijo McNeill. «Hay una etapa en la que la envoltura nuclear tiene que condensarse y ser expulsada del glóbulo rojo joven a medida que se desarrolla en la médula ósea. Los glóbulos rojos de estos ratones no están haciendo esto correctamente y mueren en esta etapa. Con un disco flexible envoltura nuclear, creemos que los glóbulos rojos jóvenes no sobreviven en otra situación mecánicamente estresante».
A los investigadores les gustaría investigar si las mujeres con problemas de fertilidad tienen mutaciones en NEMP1. Para ayudar a establecer si tal vínculo es causal, desarrollaron células madre embrionarias humanas que, utilizando la tecnología de edición de genes CRISPR, recibieron mutaciones específicas en NEMP1 que figuran en las bases de datos genéticas como asociadas con la infertilidad.
«Nosotros puede dirigir estas células madre para que se conviertan en óvulos y ver qué efecto tienen estas mutaciones en la envoltura nuclear», dijo McNeill. «Es posible que haya mujeres perfectamente sanas que carecen de la proteína NEMP. Si se demuestra que esto causa infertilidad, al menos este conocimiento podría ofrecer una explicación. Si resulta que las mujeres que carecen de NEMP son infértiles, se debe realizar más investigación. hecho antes de que pudiéramos comenzar a preguntar si hay formas de corregir estas mutaciones, restaurar NEMP, por ejemplo, o encontrar alguna otra forma de respaldar la rigidez de la envoltura nuclear».
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Cómo eliminar los componentes no deseados del núcleo celular Más información: Yonit Tsatskis et al, La familia NEMP apoya la fertilidad de los metazoos y la rigidez de la envoltura nuclear, Science Advances (2020). DOI: 10.1126/sciadv.abb4591 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington Cita: Las mutaciones genéticas pueden estar relacionadas con la infertilidad, la menopausia temprana ( 2020, 31 de agosto) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-genetic-mutations-linked-infertility-early.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.