Un equipo científico del Centro de Investigación del Cáncer -centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Salamanca (USAL)- ha descrito una nueva función de una enzima en ese proceso y han publicado los resultados de su trabajo en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Los hallazgos que han logrado los científicos abren nuevas vías para la investigación sobre los mecanismos moleculares de la meiosis y sus posibles implicaciones en la fertilidad y en las enfermedades genéticas, ha informado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Las células humanas y animales son “diploides”, es decir que proceden de la fusión de dos gametos que tienen 23 pares de cromosomas cada una (espermatozoide y óvulo).

«La producción de los gametos o células sexuales es uno de los procesos más complejos que ocurren durante el desarrollo y requiere de una forma de división celular altamente especializada denominada meiosis», ha explicado Alberto Martín Pendás, investigador del CIC y uno de los autores del estudio.

Durante esta división se reduce el número de cromosomas a la mitad (23 cromosomas) creando espermatozoides y óvulos a partir de células progenitoras diploides (46 cromosomas).

«Para repartir exactamente a la mitad el contenido cromosómico a cada gameto, las células utilizan un mecanismo muy fiable, en el que cada cromosoma encuentra y se une a su pareja, asegurando de esta forma su ulterior reparto equitativo», añade el científico.

La investigadora Elena Llano, profesora del departamento de Fisiología de la Universidad de Salamanca y autora también del estudio, ha subrayado que el control exhaustivo de los mecanismos implicados en este delicado proceso es fundamental.

Si se producen errores se pueden producir abortos espontáneos e infertilidad o pueden causar enfermedades genéticas, como el síndrome de Down, en el que uno de los gametos aporta 2 copias del cromosoma del par 21, en vez de solo uno, dando lugar a un individuo con 47 cromosomas, ha explicado la investigadora.

«Este trabajo de investigación no solo mejora nuestra comprensión de la meiosis, sino que también subraya la complejidad de los procesos que aseguran la segregación precisa de los cromosomas y la generación de gametos viables», ha añadido Yazmine Bejarano Condezo, coautora del estudio.

Por todo ello, han asegurado los científicos, estas nuevas aportaciones pueden allanar el camino para establecer nuevas estrategias que permitan abordar los desafíos reproductivos y las enfermedades genéticas.

04 julio 2024|Fuente: EFE |Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2024. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.|Noticia

En el trabajo se describe la identificación y caracterización de una nueva proteína denominada “Meikin”, cuya función está conservada desde las levaduras hasta vertebrados. “Meikin” participa en la orientación de las cromátidas hermanas al mismo polo durante la primera división meiótica y se ha demostrado cómo su ausencia en un modelo de ratón genera la esterilidad por alteración de los procesos de cohesión y segregación cromosómica.

Las células de nuestro organismo deben dividirse para asegurar que tengan lugar procesos tan esenciales como la reproducción, el desarrollo embrionario, el crecimiento, la cicatrización y reparación de los tejidos así como la respuesta inmune. En cada división celular es necesario que, por un lado, el material hereditario (ADN) sea duplicado fielmente, lo que se conoce como replicación; y por otro, que sea repartido equitativamente entre las dos nuevas células resultantes de la división (segregación).

En este sentido, se distinguen dos tipos de división en las células eucariotas: la mitosis (células somáticas) y la meiosis (células reproductoras).

La más mínima modificación de cualquiera de estos dos procesos esenciales del ciclo celular puede provocar graves alteraciones que dan lugar a patologías severas como son el envejecimiento prematuro, el cáncer y la esterilidad, según la información del Centro de Investigación del Cáncer. Por ello la comunidad científica busca esclarecer pormenorizadamente estos procesos mediante estudios básicos.

En este sentido, en el trabajo recientemente publicado en Nature se describen y comparan las alteraciones detectadas en la meiosis en modelos de ratones en los que se les ha eliminado dicha proteína (en concreto los denominados ratones Meikin-/- y Sgol 2-/-). De esta forma, se identifica el mecanismo por el cual la proteína “Meikin” participa en la orientación de las cromátidas hermanas al mismo polo durante la primera división meiótica y como su ausencia provoca esterilidad por defectos en el proceso de cohesión y segregación cromosómica.

Por tanto, gracias a las alteraciones detectadas en estos animales, se permite profundizar en el conocimiento de los procesos que tienen lugar para la producción de los gametos y como las alteraciones de éstos pueden dar lugar al desarrollo de diversas patologías relacionadas con la esterilidad humana.

Mitosis y meiosis
Para asegurar que el reparto del ADN sea equitativo en la división celular, las células eucariotas mantienen unidas las nuevas moléculas de ADN recién replicadas (cromátidas hermanas) mediante una estructura que las engloba a modo de abrazadera y que está formada por un complejo proteico denominado complejo de cohesinas.

Este complejo asegura la tensión necesaria para que las dos futuras células hijas dividan las dos cromátidas de forma precisa. La estructura formada por dos cromátidas hermanas unidas se denomina cromosoma (46 cromosomas en humanos, 23 heredados vía paterna y 23 vía materna). Una vez que cada una de las dos cromátidas de todos los cromosomas ha sido reconocida por su futura célula madre mediante un sistema contráctil denominado huso mitótico, se establece la tensión necesaria que asegura el reparto equitativo, dando lugar a dos células hijas con una cromátida de cada cromosoma.

La mayor parte de organismos superiores se reproducen sexualmente mediante la fecundación o unión de un gameto masculino (espermatozoide) con un gameto femenino (óvulo). Para que el tamaño y composición de nuestro genoma sea estable entre generaciones, el contenido cromosómico de nuestros gametos debe de reducirse exactamente a la mitad. Esta reducción se consigue a través de una división muy especializada denominada meiosis la cual ocurre únicamente en la línea germinal o reproductiva (testículos y ovarios).

Fertilidad
De la fidelidad de esta división meiótica depende enteramente la capacidad reproductiva de un individuo y por tanto su fertilidad. Más aún, defectos sutiles en este reparto reduccional del material hereditario provocan que más de un 15 % de los fetos humanos contengan un número “erróneo” (trisomías o monosomías) en el número de cromosomas lo que conlleva en la mayoría de los casos al aborto espontáneo o a defectos congénitos de nacimiento (trisomía del cromosoma 21 da lugar al síndrome de Down).

El mecanismo por el cual se lleva a cabo esta división reduccional comparte semejanzas con la mitosis somática pero también presenta características únicas. Resumidamente, en la primera división meiótica una vez que las cromátidas han sido replicadas dando lugar a cromosomas, éstos se asocian o aparean con su pareja homóloga (por ejemplo el cromosoma 21 de origen paterno con el otro cromosoma 21 de origen materno) para posteriormente segregarse a cada polo de la célula hija cromosomas enteros que mantienen sus dos cromátidas unidas por sus centrómeros. Seguidamente, se inicia una segunda división, más parecida a la mitótica pero sin replicación del material hereditario, en la cual las cromátidas hermanas se separan y segregan a las dos células hijas (gametos).
enero 19/ 2015  (Dicyt)