El espermatozoide tiene más funciones que el transporte de ADN al embrión

Un equipo de investigadores ha analizado proteínas del espermatozoide humano para identificar su origen y determinar su relevancia durante la fecundación, la embriogénesis y la herencia epigenética. Los científicos han podido identificar las proteínas que tienen un origen paterno y demuestran que el espermatozoide tiene una función más allá del transporte del ADN. 

De izquierda a derecha, Meritxell Jodar, Rafael Oliva y Judit Castillo / Francisco Avia - Hospital Clínic

Hasta hace poco el papel y la contribución del espermatozoide en el embrión se había minimizado a la transmisión del genoma paterno. Las nuevas tecnologías de secuenciación aportan nuevas herramientas para descifrar los mecanismos moleculares involucrados en la función del espermatozoide y evidencian que el gameto masculino es algo más que un vehículo para transportar la mitad del ADN del nuevo individuo.

De hecho, se ha encontrado que el espermatozoide lleva en el ADN diferentes marcas epigenéticas que pueden ser cruciales en el desarrollo temprano del embrión y la futura salud de la descendencia.

“En este estudio hemos encontrado 560 proteínas del espermatozoide que están involucradas en la modulación de la expresión génica a través de la regulación de procesos de transcripción, metilación del DNA y de las modificaciones en las marcas de las histonas, entre otros“, explica Meritxell Jodar, profesora asociada de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad de Barcelona e investigadora de la Fundación Clínic.Conocer la composición proteómica de los gametos es esencial para entender las funciones reproductivas. La mayoría de las proteínas del espermatozoide están relacionadas con la espermatogénesis y la función del espermatozoide, pero también se han detectado grupos de proteínas que pueden tener un papel clave en la etapa de post-fertilización. Hasta ahora se han identificado 6.871 proteínas en el espermatozoide, 1.376 en el ovocito y 1.300 en blastocitos. Analizando más en detalle el proteoma del espermatozoide, hay 103 proteínas que tienen un papel en el proceso de fertilización y 93 están relacionadas con el desarrollo de los embriones tempranos.

“Estas proteínas podrían ser críticas en la regulación de la expresión génica tras la activación del genoma del embrión y, por tanto, podrían estar involucradas en la transmisión epigenética de fenotipos alterados asociados a los hábitos y estilo de vida del padre“, añade.

“El análisis integrado de los proteomas y transcriptomas del espermatozoide, el ovocito y el blastocisto, reveló un conjunto de proteínas en el embrión que tienen, exclusivamente, origen paterno. Algunas de ellas son cruciales para la correcta embriogénesis en la modulación del fenotipo de la descendencia“, explica Judit Castillo, investigadora del Institut d'investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS). “Por otra parte, el análisis de la expresión de las proteínas del espermatozoide, a nivel de RNA y proteína, en tejidos del tracto reproductivo masculino y de órganos periféricos, sugiere que algunas de las proteínas pueden tener origen fuera del testículo“, añade.En este estudio, publicado en la revista Human Reproduction Update, también se ha realizado un análisis integrativo que ha permitido ampliar el conocimiento del papel del gameto masculino (su biología y función) en la generación del nuevo individuo.

Rafael Oliva sostiene que “ahora hemos hecho el análisis integrativo de datos ya publicados y datos propios del grupo y se ha elaborado el primer listado de proteínas que tienen un origen paterno. Los datos sugieren que las proteínas del espermatozoide son cruciales en la fertilización y la embriogénesis. Ahora hay que validar el listado y detallar su función a lo largo del proceso reproductivo“.

Referencia del artículo:

Judit Castillo, Meritxell Jodar, Rafael Oliva. "The contribution of human sperm proteins to the development and epigenome of the preimplantation embryo". Human Reproduction Update, dmy017, https://doi.org/10.1093/humupd/dmy017