Un gen revoluciona nuestra comprensión de la infertilidad masculina
Por Neha Mathur 31 oct 2023 Revisado por Benedette Cuffari, M.Sc.
En un reciente artículo publicado en la revista Development, los investigadores estudian el papel del gen ACTL7B en la formación del esperma utilizando ratones deficientes en Actl7b.
Estudio: La deficiencia de Actl7b provoca una mala localización de las cadenas ligeras de dineína de tipo LC8 y la interrupción de la espermatogénesis murina. Crédito de la imagen: Komsan Loonprom / Shutterstock.com
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Antecedentes
ACTL7B, una proteína relacionada con la actina (Arp) específica del testículo, comparte hasta un 60% de identidad aminoacídica con las actinas convencionales y está muy conservada en roedores y primates. En ratones y humanos, ACTL7B se expresa exclusivamente en el testículo, lo que sugiere un papel en la espermatogénesis.
Varios estudios en animales han asociado ACTL7B con la fertilidad, mientras que los estudios en seres humanos han informado de la presencia de polimorfismos de nucleótido único (SNP) en la secuencia de codificación de ACTL7B en cohortes de hombres infértiles.
Sin embargo, estos estudios no han implicado directamente al gen ACTL7B con la infertilidad. Además, siguen faltando estudios que diluciden la función molecular de ACTL7B.
Acerca del
estudioEn el presente estudio, los investigadores aplican la edición génica mediada por repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas (CRISPR)/proteína 9 asociada a CRISPR (Cas9) en cigotos de C57Bl/6J, una cepa consanguínea común de ratones de laboratorio, para generar ratones deficientes en Actlt7b con el fin de analizar el papel de ACTL7B en la espermatogénesis.
Se generaron dos tipos de ratones Actlt7b-knockout(KO), que incluían ratones heterocigotos(Actl7b+/-) y homocigotos(Actl7b-/-). Se utilizó un ensayo de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) de genotipado para discriminar el alelo Actl7bΔ de ratones de tipo salvaje(Actl7b+/+) con alelos de ratones Actlt7b-KO.
Se realizaron tinciones inmunohistoquímicas contra ACTL7B en secciones de tejido obtenidas de testículo, caput y epidídimo caudado de ratones heterocigotos(Actl7b+/-), homocigotos(Actl7b-/-) y de tipo salvaje(Actl7b+/+).
También se determinó mediante micrografía electrónica de transmisión (MET) la presencia de cualquier defecto estructural, incluida la biogénesis del acrosoma, la condensación del ADN, la formación de manchetas y la formación de colas espermáticas en los espermatozoides de ratones macho deficientes en Actl7b.
También se evaluaron los cambios en la interacción ACTL7B-proteína en el proteoma testicular de ratones deficientes en Actl7b. Para ello, los investigadores acoplaron anticuerpos anti-ACTL7B a Dynabeads y utilizaron perlas no acopladas como control. Tras este experimento de coinmunoprecipitación, se utilizó la espectrometría de masas (EM) para identificar las proteínas eluídas de testículos enteros de cinco ratones de los grupos homocigoto, heterocigoto y de tipo salvaje.
El análisis de componentes principales (PCA) mostró una agrupación diferencial de las tres muestras, mientras que el análisis de abundancia diferencial (DA) reveló la abundancia de proteínas en las muestras Actl7b+/- en comparación con las Actl7b+/+.
También se realizó un análisis evolutivo de los genes ACTL7A y ACTL7B, ya que estos genes presentan similitud de secuencia y son específicos de los testículos. Este análisis permitió a los investigadores comparar la conservación de estos genes y predecir su esencialidad.
Conclusiones del estudio
Las espermátidas de los ratones deficientes en Actl7b se detenían durante el desarrollo, lo que posteriormente provocaba la aparición de varias anomalías tras el paso nueve de la espermatogénesis, entre ellas la malformación de los flagelos. En consecuencia, la mayoría de las espermátidas se degradaron.
Algunas de estas espermátidas en degradación se acumularon en el lumen de los túbulos seminíferos con otras espermátidas inmaduras que fueron eliminadas por las células de Sertoli. Esto se confirmó por el aumento de los niveles de proteínas marcadoras de autofagia en los testículos Actl7b-/-.
Los análisis de EM revelaron que ACTL7B interactuaba específicamente con las cadenas ligeras de dineína LC8-Tipo 1 y Tipo 2 (DYNLL1 y DYNLL2), que aparecen en el noveno paso de la espermatogénesis. Además, ACTL7B parece ejercer sus efectos a través de interacciones con la red de microtúbulos o el complejo motor dineína 1, más que con el citoesqueleto de actina.
Por el contrario, los ratones macho Actl7b+/- presentaban niveles reducidos de ACTL7B y seguían siendo igual de fértiles que los ratones de tipo salvaje.
Anteriormente, se informó de que los ratones Actlt7b-KO eran infértiles debido a una oligoteratozoospermia grave, así como a colas y cabezas de espermatozoides malformadas, y a una reducción de 10 veces en el recuento de espermatozoides en comparación con los ratones de tipo salvaje. Sin embargo, en el estudio actual, el recuento de espermatozoides en ratones KO era de unos 32.000, lo que suponía una reducción de 1.000 veces en comparación con los aproximadamente 32.000.000 de espermatozoides observados en ratones de tipo salvaje. Es probable que esto se deba a diferencias fenotípicas en las cepas de ratones parentales utilizadas.
Ambos modelos mostraron una reducción de la pérdida de células germinales, del número de espermatozoides epididimarios y de la liberación de células germinales inmaduras en y desde el testículo, junto con varias anomalías estructurales de los espermatozoides.
Conclusiones
Dado que los genes ACTL7B de humanos y ratones son muy similares, los resultados del estudio sugieren que las variantes de ACTL7B pueden provocar fallos en la espermatogénesis e infertilidad masculina en humanos. Además, dado que ACTL7B podría ayudar a distinguir entre azoospermia obstructiva y no obstructiva con gran precisión a nivel traslacional y transcripcional, la presencia de este gen podría utilizarse potencialmente como biomarcador de infertilidad masculina en el futuro.
