Identification of novel genes expressed during mammalian spermatogenesis. Analysis of their functions and implication for fertility

Resum

La meiosi és una divisió cel·lular especialitzada que genera gàmetes haploides durant la gametogènesi per a una reproducció exitosa. Errades durant la meiosi produeixen infertilitat en els mamífers. En humans, la infertilitat s'ha convertit en un problema de salut social important. Actualment es desconeixen moltes causes genètiques que originen la infertilitat en humans. Així, en aquest treball, vam voler identificar nous gens meiòtics necessaris per a la gametogènesi dels mamífers per a millorar el diagnòstic i la terapèutica de la infertilitat en humans. Aquest treball es basa en el descubriment de diversos transcrits no anotats detectats en testicles de ratolí de 14 dpp que vam predir que podien correspondre a nous gens. Per provar aquesta hipòtesi, vam realitzar una screen seqüencial resultant en la identificació de dos nous gens específics de la profase meiòtica Bend2 i Usp44. Després, vam caracteritzar la seva localització en meiòcits utilitzant anticossos policlonals i vam analitzar el fenotips dels ratolins mutants, centrant-nos en la fertilitat i els principals esdeveniments meiòtics (sinapsi i recombinació). D'una banda, BEND2 és una proteïna que conté el domini BEN, que està implicat en la regulació de la cromatina i la transcripció. BEND2 s'expressa des d'espermatogònies fins a l'estadi de paquitè primerenc durant l'espermatogènesi, independentment de la formació de dany al DNA o de la finalització de la recombinació. La supressió de BEND2 condueix a una pèrdua important de fol·licles primordials en femelles adultes i a una disminució de la fertilitat, però té efectes menors en l'espermatogènesi, malgrat mostrar un augment de l'apoptosi. Els meiòcits amb deficiència de BEND2 van mostrar una sinapsi normal tot i acumular H2AX a estadis de la profase tardans. També es va trobar un lleuger canvi del nombre de foci de RPA i RAD51 i una progressió meiòtica alterada en espermatòcits mutants per Bend2 i un nombre d'entrecreuaments reduït en oòcits mutants per Bend2. Aquests resultats indiquen que BEND2 és necessari per a la fertilitat femenina, però no per a la masculina. Tan mateix, la mutació de Bend2 comporta a una reparació alterada del dany en el DNA durant la profase meiòtica. D'altra banda, USP44 és un enzim deubiquitinant que es localitza en el complex sinaptonèmic durant la profase meiòtica, de manera dependent de SPO11 i DMC1. En absència d'USP44, la meiosi es va aturar a la majoria dels túbuls seminífers. Els espermatòcits presentaven alteracions en l'aparellament dels cromosomes homòlegs i en la sinapsi, els senyals de H2AX van persistir a les cèl·lules de zygotene-like amb acumulacions de foci de RPA i RAD51. Només una minoria d'espermatòcits van progressar a l'etapa de diplotè. Aquests resultats suggereixen que USP44 és essencial per a l'aparellament dels cromosomes homòlegs, la sinapsi i la reparació del DNA, així com per a la fertilitat masculina. En conclusió, els nostres resultats confirmen que la nostra aproximació metodològica és vàlida per identificar nous gens implicats en la gametogènesi dels mamífers. Amb aquesta estratègia, hem identificat amb èxit dos nous gens meiòtics essencials per a la fertilitat dels mamífers, proporcionant així nous coneixements que permeten millorar la nostra comprensió, el diagnòstic i el tractament de la infertilitat humana.

Data del Ajut	18 de febr. 2022
Idioma original	Anglès
Supervisor	Ignasi Roig Navarro (Tutor/a)