Archivo - Espermatozoide - CHRISTOPH BURGSTEDT/ ISTOCK - Archivo
MADRID, 10 Nov. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Universidad de Kyushu (Japón) han descubierto que H3mm15, una subvariante de la histona H3.3, contribuye al desarrollo normal de los espermatozoides en ratones al ayudar a regular la expresión génica durante la espermatogénesis.
Los hallazgos demuestran que H3mm15 no puede ser intercambiada con la H3.3 convencional; aunque las proteínas difieren en solo tres aminoácidos, se comportan de manera diferente en la cromatina y en la estructura ADN-proteína que empaqueta el material genético. El estudio se publica la revista 'Nucleic Acids Research'.
Las histonas actúan como carretes moleculares alrededor de los cuales se enrolla el ADN, ayudando a organizar el genoma y a regular la actividad génica. H3.3, una variante de la histona H3, se incorpora a la cromatina independientemente de la replicación del ADN y se asocia con regiones genómicas activas.
Los investigadores identificaron previamente varias subvariantes de H3.3 estrechamente relacionadas en ratones. Entre ellas, H3mm15 difiere de la H3.3 convencional en tan solo tres aminoácidos, y los análisis de ARN mostraron que el gen que codifica H3mm15 se expresa predominantemente en los testículos. Estas observaciones hicieron plantearse a los investigadores si es posible que estas diferencias tan pequeñas en la secuencia de aminoácidos de las histonas puedan dar lugar a funciones biológicas distintas.
En el presente estudio, un equipo de investigación investigó la función de H3mm15. Generaron ratones deficientes en H3mm15 y evaluaron la estructura de sus testículos, la motilidad de sus espermatozoides y la expresión génica.
El equipo descubrió que los ratones deficientes en H3mm15 presentaban túbulos seminíferos desorganizados (las estructuras donde se desarrollan los espermatozoides) y una motilidad espermática reducida. Además, se observó una expresión alterada de genes relacionados con la espermatogénesis, en particular aquellos asociados con la transición a la meiosis. En células cultivadas, H3mm15 se incorporó a la cromatina con menor eficiencia que H3.3, pero mostró un enriquecimiento relativo cerca de los promotores, donde comienza la transcripción génica. El análisis de los testículos de ratones transgénicos también detectó un enriquecimiento de H3mm15-EGFP alrededor de los sitios de inicio de la transcripción.
Los análisis estructurales y bioquímicos revelaron que H3mm15 forma nucleosomas menos estables, las unidades básicas de la cromatina, que H3.3. Las mediciones en células vivas mostraron una asociación de cromatina más dinámica, con una fuerte contribución de la glutamina en la posición 100 a este comportamiento. Sin embargo, los nucleosomas que contenían H3mm15 no potenciaron la transcripción de la ARN polimerasa II in vitro en las condiciones ensayadas, lo que sugiere que la reducción de la estabilidad de los nucleosomas por sí sola no explica sus efectos en la regulación génica.
"Nuestros hallazgos demuestran que las variantes de histonas que parecen casi idénticas pueden tener propiedades estructurales y celulares, así como funciones biológicas distintas. Las tres diferencias de aminoácidos en H3mm15 están asociadas con cambios en el comportamiento de la cromatina, y estas diferencias podrían contribuir al mantenimiento de la espermatogénesis normal en ratones", aportan los investigadores.
Los resultados respaldan un modelo de "subcódigo de barras de histonas" en el que las subvariantes H3.3 estrechamente relacionadas contribuyen con propiedades de cromatina distintas a través de diferencias en la localización genómica, la estabilidad y la dinámica.
"Comprender por qué las células retienen subvariantes de histonas estrechamente relacionadas puede revelar cómo se establecen entornos de cromatina especializados durante el desarrollo. Los hallazgos proporcionan un marco para investigar si otras variantes de histonas expresadas en los tejidos contribuyen al desarrollo normal o a la enfermedad", inciden los autores.
"Dado que H3mm15 es una subvariante de H3.3 del ratón, se requieren estudios adicionales antes de considerar su aplicación en humanos. A largo plazo, comprender cómo las variantes especializadas de histonas regulan la expresión génica podría ayudar a los investigadores a interpretar las anomalías epigenéticas asociadas con la alteración de la espermatogénesis y la calidad del esperma", concluyen los investigadores.
