El panel A muestra una testículos de tamaño normal en ratones macho (en la izquierda) frente a un
significativamente reducido tamaño de los testículos en los ratones sin el gen Fkbp6.
Los paneles B, D y F muestran el desarrollo de células de esperma normal en varón normal
ratones. Paneles C, E y G ilustran la falta de células de esperma en Fkbp6
ratones negativos.
Crédito: Dr. Josef Penninger, Universidad de Toronto
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Un gen que pertenece a una familia de genes implicados en las enfermedades del corazón ha demostrado ser esencial para la fertilidad masculina, pero no tiene impacto en la fertilidad femenina, los investigadores de la Universidad de Toronto, junto con colegas de Nueva York y Japón, han descubierto.
"Este gen - Fkbp6 - es miembro de una familia de genes que han sido implicados en la inmunosupresión y enfermedades del corazón," dice el Dr. Josef Penninger, profesor de biofísica médica e inmunología en la Universidad de Toronto y autor principal de un nuevo artículo en el 23 de mayo de la revista Science. "Que este gen podría controlar la fertilidad masculina fue completamente inesperado. Originalmente pensamos Fkbp6 era importante para la función cardíaca, pero el único lugar que encontramos fue en los espermatozoides y los ovocitos ".
Penninger y becario posdoctoral Michael Crackower hicieron el sorprendente descubrimiento cuando eliminaron el gen Fkbp6 en ratones modificados genéticamente. Cuando se eliminó el gen, los ovocitos (las células en las primeras fases de desarrollo de los huevos) en ratones hembras parecían normales, pero todas las células de esperma en los hombres habían muerto, lo que resulta en la infertilidad completa. Penninger y Crackower dieron cuenta de su ánima trabajos sorprendentes similitudes con algunas investigaciones por científicos japoneses que, en la última década, han estado estudiando una mutación que ocurre naturalmente en las ratas que también provocaron aspermia (falta de espermatozoides). La U de T investigadores reconocieron que la mutación genética en sus ratones fue similar a la mutación espontánea observada en las ratas.
Penninger y Crackower estudiaron las células y tejidos y encontraron que los ratones carecían completamente espermátidas, las células germinales masculinas que finalmente se convierten en espermatozoides, una parte elemental de semen. La deleción del gen Fkbp6 se aisló como la causa de la infertilidad en ratones.
En el lado izquierdo, paneles A, C y E son imágenes microscópicas de la normalidad
el desarrollo del esperma ratones. En el lado derecho, los paneles B, D y F muestra gran
agujeros blancos, lo que indica que todas las células espermáticas maduras están muertos.
Crédito: Dr. Josef Penninger, Universidad de Toronto
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Se ha estimado que el 15 por ciento de las parejas en todo el mundo permanecen sin hijos a causa de la infertilidad, pero algunas causas genéticas han sido identificadas. Sin embargo, Penninger dice, dados los ratones y ratas de datos, sería interesante comprobar si las mutaciones en el gen Fkbp6 también dan cuenta de la infertilidad humana.
Él y su equipo comenzó este trabajo hace tres años mirando a enfermedades del corazón, pensando que Fkbp6 tendría un papel principal en la función del corazón. "No encontramos ninguna relación entre este gen y la enfermedad cardíaca, pero nos dimos cuenta de que nuestros ratones machos eran incapaces de reproducirse. Cuando investigamos más, encontramos que el tamaño de los testículos de nuestros ratones se redujeron de forma masiva y que no produjeron células de esperma ", recuerda.
"Sólo Fkbp6 actúa en las células de esperma y no se encontraron otros defectos en nuestros ratones, además de sexo-específicas de la infertilidad masculina. Mientras que nuestros ratones machos mostraron un comportamiento sexual normal y tenían niveles normales de hormonas sexuales, carecían por completo las células de esperma. Así que es posible que Fkbp6 podría ser el blanco perfecto para el desarrollo de una píldora anticonceptiva masculina ".
Como resultado adicional, los investigadores dicen que el gen Fkbp6 también parece jugar un papel fundamental en la vida normal de los cromosomas en las células de esperma. El grupo de Penninger encontró que Fkbp6 es parte del complejo de la proteína que se une a los cromosomas maternos y paternos en ovocitos y espermatozoides, un proceso llevado a cabo por la meiosis. La meiosis se produce en todas las especies que se reproducen sexualmente y permite el intercambio genético entre los genomas materno y paterno.
En la vida normal, cada uno de los socios de los cromosomas con un cromosoma de correspondiente estructura, posición y origen. Penninger y sus colegas investigadores encontraron que cuando el gen Fkbp6 se eliminó de los ratones, los cromosomas no pudieron identificar a sus socios correctos y, en cambio, emparejados con los cromosomas no corresponde. Los defectos en la alineación cromosoma o genoma de la segregación en las células germinales pueden resultar en aneuploidías, donde los sujetos llevan cromosomas encima o por debajo del número normal de cromosomas. La aneuploidía es una causa principal de abortos involuntarios espontáneos en los seres humanos y un rasgo en muchas células cancerosas humanas.
Penninger dice que su investigación sugiere que una proteína producida por el gen Fkbp6 es una molécula crítica para el emparejamiento adecuado de los cromosomas y que otras proteínas de la familia Fkbp6 también pueden desempeñar un papel en el control del emparejamiento de cromosomas. "El mispairing de cromosomas es una característica del cáncer. Casi por error, es posible que hayamos descubierto un nuevo principio en cómo las células controlan el número de cromosomas que tenemos y cómo esto podría cambiar en las células tumorales ", dice.
