Enzima requerida para la destrucción del genoma mitocondrial
Macho Drosophila suzukiiWIKIMEDIA, MARTIN COOPERLa mayoría de los animales heredan las mitocondrias de sus madres. Ahora, un equipo de científicos ha demostrado que, en Drosophila, la contribución paterna del ADN mitocondrial (ADNmt) se degrada en el esperma en un proceso que depende de una subunidad de la ADN polimerasa mitocondrial de la mosca de la fruta llamada Tamas. Sus resultados se publicaron la semana pasada (16 de marzo) en Current Biology.
“Lo sorprendente de este estudio es que este gen, tamas, codifica una subunidad de la ADN polimerasa mitocondrial, que es la enzima responsable de replicar el mtDNA,” dijo Damian Dowling de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia, quien no participó en el trabajo. «Es una función completamente nueva para este gen que no se conocía antes de este estudio».
El papel de Tamas es «sorprendente». dijo Eli Arama del Instituto de Ciencias Weizmann en Rehovot, Israel, que no participó en el estudio. “En lugar de…
Los científicos de la Universidad de California, San Francisco (UCSF) descubrieron que Tamas se asocia con el mtDNA específicamente cuando el mtDNA se degrada durante la espermatogénesis de Drosophila. Utilizaron ARN de interferencia (ARNi) para eliminar tamas durante la espermatogénesis. El ADNmt generalmente se elimina en los espermatozoides maduros, pero permaneció en los espermatozoides tamas-knockdown.
A pesar de la presencia de mtDNA en los espermatozoides tamas-knockdown maduros, los niveles paternos de mtDNA fueron mucho más bajos de lo esperado en los embriones generados por fertilización con estos espermatozoides. Esto sugirió que múltiples mecanismos aseguran la herencia mitocondrial materna, escribieron los autores en su artículo.
Los investigadores plantearon la hipótesis de que la capacidad de la enzima Tamas para degradar nucleótidos sería responsable de la destrucción del ADNmt paterno, pero demostraron que que una proteína Tamas sin actividad de exonucleasa todavía resultó en espermatozoides sin mtDNA. También encontraron que la función de replicación de Tamas no parecía desempeñar un papel en la eliminación del ADNmt paterno.
Parece que la actividad catalítica de esta subunidad de la ADN polimerasa mitocondrial no es necesaria para la degradación del ADN mitocondrial. ADN, lo que nos deja con muchas preguntas sobre el mecanismo, dijo Arama. No es la polimerasa canónica o exonucleasa [funciones], sino probablemente otra función que tiene esta proteína, que queda por descubrir. Arama señaló que Tamas puede actuar en un complejo con otras proteínas para facilitar la eliminación del mtDNA paterno.
Se requieren más pruebas para asegurarse de que Tamas está directamente involucrado en la degradación, Hansong Ma del Instituto Gurdon en la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, que no participó en el estudio, escribió en un correo electrónico a The Scientist.
Según el coautor Patrick OFarrell de UCSF, otra pregunta abierta es qué tan general es el papel de una ADN polimerasa mitocondrial en la eliminación del ADNmt paterno. La herencia materna está muy extendida, dijo. Hay algunas excepciones, pero en su mayor parte se encuentra a lo largo de toda la filogenia, y no sabemos si se utilizan exactamente los mismos mecanismos.
Por lo general, cuando encontramos este tipo de resultados en las moscas de la fruta, son ampliamente aplicables a todos los animales, dijo Dowling a The Scientist. No me sorprendería en absoluto que esto se extienda a nuestra propia especie.
Ma también señaló que la destrucción del mtDNA puede tener lugar fuera del esperma. Este documento proporciona buena evidencia de que Tamas es necesario para la eliminación del mtDNA durante la espermatogénesis, escribió, pero no sabemos si esta función de Tamas es específica de los testículos, donde el mtDNA se elimina a propósito para garantizar la herencia materna del mtDNA, o [si el enzima realiza esta función] en otros tejidos.
OFarrell dijo que su equipo explorará a continuación si la eliminación del mtDNA ocurre fuera del esperma en desarrollo. Sospechamos que este proceso de destrucción de genomas puede estar jugando un papel en la enfermedad y el envejecimiento, dijo. En este momento no sabemos hasta dónde llegará esto, pero sospechamos firmemente que el papel en la herencia uniparental se generalizará, y estábamos bastante seguros de que esto no solo sucederá en la línea germinal masculina, sino también en su también va a pasar en otros lugares.
Z. Yu et al., La ADN polimerasa mitocondrial promueve la eliminación de los genomas mitocondriales paternos, Curr. Biol., doi:10.1016/j.cub.2017.02.014, 2017.
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