Els cromosomes ocupen regions específiques del nucli anomenades territoris cromosòmics. En cèl·lules somàtiques, el posicionament dels cromosomes està condicionat per la densitat gènica, l'activitat transcripcional i el contingut de guanina-citosina. Aquestes associacions evidencien l'existència d'una relació funcional entre la territorialitat cromosòmica i l'expressió gènica. Disposem de poques dades sobre el posicionament cromosòmic durant l'espermatogènesi. Alguns autors suggereixen que la distribució dels cromosomes en cèl·lules espermatogèniques podria condicionar el correcte desenvolupament de l'espermatogènesi i tenir implicacions en l'expressió gènica de l'embrió. L'objectiu d'aquesta tesi doctoral va ser establir un model tridimensional de la territorialitat cromosòmica durant les diferents fases del procés de l'espermatogènesi de Mus musculus. Per assolir aquest objectiu es va desenvolupar una metodologia per a l'estudi tridimensional del posicionament cromosòmic en cèl·lules germinals i espermatozoides amb la finalitat de descriure el posicionament i identificar els factors que regulen la territorialitat dels cromosomes en aquests tipus cel·lulars. Es va utilitzar teixit testicular procedent d'individus de la soca C57BL/6J de Mus musculus. La metodologia desenvolupada va consistir en l'aplicació dels següents procediments: i) fixació cel·lular preservant la tridimensionalitat nuclear, ii) hibridació in situ fluorescent de tots els cromosomes de ratolí, iii) captura d'imatges amb microscòpia confocal, iii) identificació cel·lular mitjançant immunofluorescència, iv) anàlisi d'imatges utilitzant el programa Matlab, v) obtenció de dades numèriques i anàlisi estadística. Aquesta metodologia va permetre l'estudi del posicionament de tots els cromosomes del genoma de ratolí en cinc estadis cel·lulars que cobreixen la totalitat del procés espermatogènic: espermatogoni-preleptotè inicial, espermatòcits I a l'estadi de preleptotè mitjà-zigotè, espermatòcits I a l'estadi de paquitè, espermàtides rodones i espermatozoides. Per cada estadi es van obtenir dades del volum de cada cromosoma, la posició dels cromosomes en relació a l'eix centre-perifèria nuclear i les freqüències d'encavalcament entre cromosomes. Els resultats van posar de manifest que el posicionament radial i relatiu dels cromosomes durant l'espermatogènesi és dinàmic i no aleatori. Són nombroses les evidències observades que permeten concloure que els esdeveniments cromosòmics que condueixen a la recombinació meiòtica determinen la dinàmica de posicionament dels cromosomes homòlegs des de l'etapa d'espermatogoni fins a l'etapa de paquitè. En aquest sentit s'ha observat que els cromosomes homòlegs comparteixen el mateix territori cromosòmic en etapes properes a l'inici de la meiosi. A més, l'estructura de bouquet condiciona l'organització territorial del nucli a l'etapa de paquitè en funció de la mida cromosòmica, observant-se els cromosomes més petits preferentment a la part perifèrica del nucli. D'altra banda, l'anàlisi dels resultats indica que l'activitat gènica és un paràmetre que condiciona el posicionament radial dels cromosomes durant tot el procés de l'espermatogènesi. La part interna del nucli presenta una concentració de material genètic superior al valor esperat. A més, els cromosomes amb més quantitat de gens implicats en el procés de l'espermatogènesi o espermiogènesi (en el cas de les espermàtides rodones), mostren més volum cromosòmic a la zona mitja-interna del nucli. Finalment, hem observat que els cromosomes sexuals presenten un posicionament radial dinàmic durant l'espermatogènesi, directament relacionat amb els processos d'inactivació transcripcional que experimenten al llarg del procés. En relació al posicionament relatiu entre cromosomes, els resultats van mostrar que les interaccions entre cromosomes al nucli de les cèl·lules germinals i dels espermatozoides no són aleatòries suggerint implicacions funcionals rellevants. Tot i així, no s'han identificat els factors que determinen aquesta posició relativa a excepció de l'efecte de la mida en l'estadi de paquitè i en les espermàtides rodones. Finalment, també s'ha pogut concloure que el posicionament dels cromosomes respecte l'eix longitudinal del nucli dels espermatozoides no és aleatori suggerint la importància d'un posicionament longitudinal ordenat pels processos d'alliberament i activació del genoma patern desprès de la fecundació.
Posicionament cromosòmic en cèl·lules de l'espermatogènesi de Mus musculus
Sole Canal, M. (Autor). 25 de gen. 2019
Tesi d’estudis: Tesi doctoral
Tesi d’estudis: Tesi doctoral