MADRID, 11 (EUROPA PRESS)
Investigadores del Institut Curie de París, el Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética (MPI-CBG) en Dresde, el centro de estudios e investigación europeos avanzados (caesar) en Bonn junto con la Universidad de Bonn, el Institut Cochin en París y el Human Technopole en Milán han evidenciado que una modificación enzimática particular de la proteína tubulina, llamada glicilación, es esencial para mantener los espermatozoides nadando en línea recta.
Estos hallazgos implican que una perturbación de esta modificación podría ser la base de algunas formas de infertilidad masculina en humanos. Las células del cuerpo utilizan nuestra biblioteca de ADN para extraer planos que contienen las instrucciones para construir estructuras y máquinas moleculares llamadas proteínas.
Asimismo, las proteínas pueden ser modificadas por otras proteínas, llamadas enzimas. Se sabe desde hace mucho tiempo que se producen tales modificaciones, sin embargo, su función es en muchos casos desconocida. Un excelente ejemplo de la falta de conocimiento profundo es el papel de las modificaciones de la tubulina, la proteína que forma los microtúbulos, unos filamentos largos que se utilizan para hacer andamios en las células.
Si bien los microtúbulos son muy similares en todas las células del organismo, cumplen una amplia variedad de funciones. Una de las funciones más especializadas de los microtúbulos se encuentra en la cola del esperma o flagelo. Los flagelos de esperma son esenciales para la fertilidad masculina y, por tanto, para la reproducción sexual.
Para mantener los espermatozoides nadando en línea recta, la modificación de la proteína tubulina por enzimas es esencial. Una modificación se llama glicilación y hasta ahora se encontraba entre las modificaciones de la tubulina menos exploradas.
Los científicos han examinado más de cerca la glicilación, descubriendo que, en ausencia de esta modificación de la tubulina, la forma en que latían los flagelos se ve perturbada, lo que da como resultado espermatozoides que nadan principalmente en círculos.
"El núcleo del flagelo del esperma está compuesto por microtúbulos, junto con decenas de miles de pequeños motores moleculares, llamados dineínas, que hacen posible doblar rítmicamente estos microtúbulos para producir ondas para el movimiento y la dirección. La actividad de estas proteínas motoras de dineína debe estar estrechamente coordinada. En ausencia de glicilación, se descoordinaron y, como resultado, de repente vimos a los espermatozoides nadando en círculos", han argumentado los investigadores.
Para averiguarlo, los autores del estudio habían creado una línea de ratones que carece de los planos genéticos de las enzimas que glicilan los microtúbulos. "Observamos defectos funcionales en el esperma de ratones que carecen de glicilación, lo que resultó en una reducción de la fertilidad. Dado que se sabe que los ratones como sistema modelo tienen una fertilidad robusta, un defecto similar en los humanos podría conducir a la esterilidad masculina", han explicado los expertos.
Para descubrir por qué la falta de glicilación provocaba alteraciones en la motilidad de los espermatozoides y subfertilidad masculina, el equipo utilizó microscopía crioelectrónica para visualizar la estructura molecular del flagelo y de sus motores moleculares. El análisis de los flagelos de espermatozoides mutantes reveló que los flagelos se construyeron correctamente, pero la mutación interfirió con la actividad coordinada de las dineínas axonemales, los motores que impulsan el latido del flagelo. Esto explica el motivo por el que se altera la natación de los espermatozoides.
"Este estudio, que muestra la importancia de la glicilación para el control de los motores de dineína del flagelo, es primordial ejemplo de cómo las modificaciones de los microtúbulos afectan directamente la función de otras proteínas en las células. Nuestros hallazgos proporcionan evidencia directa de que los microtúbulos tienen un papel activo en la regulación de los procesos biológicos fundamentales a través de un código de modificaciones de la tubulina. Además, este estudio apunta a un nuevo mecanismo subyacente a la infertilidad masculina dado que los flagelos de esperma son uno de los muchos tipos de cilios en nuestro cuerpo, esperamos que modificaciones similares de tubulina sean importantes en varias funciones relacionadas con los cilios", han zanjado.