¿Cómo eliminar los ovocitos fecundados paternales mitocondriales?

Durante la fecundación, el espermatozoide entra en el ovocito completa. Sin embargo, la mayoría de sus orgánulos, incluyendo las mitocondrias, no se transmiten a la descendencia. Un estudio franco-estadounidense con participación de científicos del CNRS, Inserm, Instituto Pasteur, de la Université Paris-Sud y UPMC (1) muestra por primera vez cómo los organelos son digeridos por espermatozoide al ovocito poco después de la fertilización. Publicado en la revistaCiencia el 28 de octubre de 2011, estos resultados podrían mejorar la clonación y la tecnología de la reproducción médicamente asistida y ayudar a entender mejor el origen evolutivo de la eliminación de la mitocondria paterna.

Las mitocondrias, los orgánulos celulares que se especializan en la producción de energía, poseen su propio genoma. Sin embargo, en la mayoría de los organismos, incluidos los mamíferos, el ADN mitocondrial del padre no se transmite a la descendencia. Sólo la madre las mitocondrias, ya presente en el ovocito, se mantienen. Sin embargo, no se sabe cómo y cuándo la mitocondria paterna se degradaron hasta que este estudio proporciona la respuesta, utilizando como modelo el nematodoC. elegans , un 1-mm de largo gusano transparente bien conocida por los biólogos.

Los investigadores demostraron que, en cuestión de minutos después de la fecundación, el ovocito provoca un proceso de autofagia que implica el secuestro en vesículas de los componentes del semen y su posterior eliminación por la degradación enzimática. Usando una técnica de análisis de ADN llamada PCR (2), podrían confirmar que todo el material genético de la mitocondria paterna se degrada rápidamente después de la fecundación.

Luego, los investigadores volvieron inactiva la maquinaria celular involucrada en spermophagy y observó que la mitocondria paterna se mantuvo en el embrión. Para determinar si este proceso se conserva en los mamíferos, se analizaron los recién fecundados los ovocitos de ratón de la presencia de marcadores específicos para las etapas iniciales de la autofagia. Se observó que las proteínas de la autofagia de los ovocitos agrupados alrededor de la pieza intermedia del espermatozoide, donde se encuentran las mitocondrias, lo que sugiere que un mecanismo de degradación similares se da en los mamíferos.

Debido a su metabolismo muy alto, los espermatozoides podría sufrir mutaciones frecuentes de su ADN mitocondrial. Mediante la eliminación de este ADN, el ovocito impediría que tales mutaciones sean traspasados ​​a la que afecte a la descendencia.Este trabajo abre el camino a nuevos experimentos para probar esta hipótesis. En efecto, mediante la inactivación de spermophagy, los organismos que contienen tanto paterna y materna mitocondrias puede ser creado y estudiado por los consiguientes efectos. Por último, estos resultados plantean la cuestión del destino de la mitocondria paterna en embriones creados por clonación o por medio de avanzadas técnicas de reproducción asistida. ¿Estas técnicas permiten la respuesta de la autofagia de los ovocitos y la posterior degradación de la mitocondria paterna, potencialmente responsables de enfermedades? El tema está en discusión.

 

Autofagosomas (verde) de agrupamiento en torno a los pronúcleo masculino (en rojo a la derecha) en el polo posterior del embrión de C. elegans para eliminar orgánulos de los espermatozoides.


© V.Galy / S. Al Rawi

Autofagosomas (verde) de agrupamiento en torno a los pronúcleo masculino (en rojo a la derecha) en el polo posterior del embrión de C. elegans para eliminar orgánulos de los espermatozoides.


 

 

Autofagosomas (verde) que forman después de la fertilización para degradar los organelos de la esperma durante las primeras divisiones del embrión (huso mitótico en rojo).


© V.Galy / S. Al Rawi

Autofagosomas (verde) que forman después de la fertilización para degradar los organelos de la esperma durante las primeras divisiones del embrión (huso mitótico en rojo).


 

Notas:

1 – Este estudio fue realizado por los equipos dirigidos por Vicente Galy en el Laboratoire de Biologie du développement (CNRS / UPMC) y por Renaud Legouis au Centro de Genética Molecular (CNRS). 2 – PCR: Reacción en cadena de la polimerasa, una técnica de biología molecular para en la amplificación de ADN in vitro.

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