Documentan pruebas de transmisión paterna de memoria epigenética vía esperma

Un estudio en un pequeño gusano redondo llamado Caenorhabditis elegans ha documentado la transmisión de memoria epigenética paterna a sus descendientes a través del esperma.

Investigadores de la Universidad de California Santa Cruz demostraron que los cromosomas de esperma en dicho gusano retienen marcas epigenéticas importantes para el desarrollo de la línea germinal en la descendencia

Los estudios sobre poblaciones humanas y modelos animales sugieren que las experiencias de un padre, como la dieta o el estrés ambiental, pueden influir en la salud y el desarrollo de sus descendientes. Cómo estos efectos se transmiten a través de generaciones, sin embargo, sigue siendo misterioso.

El laboratorio de Susan Strome en la Universidad de California Santa Cruz trabaja en desentrañar los mecanismos detrás de este fenómeno. El artículo más reciente de su equipo, publicado el 17 de octubre en Nature Communications, se centra en la transmisión de marcas epigenéticas por el esperma del gusano C. elegans.

Además de documentar la transmisión de memoria epigenética por el esperma, la investigación muestra que la información epigenética entregada por el esperma al embrión es tanto necesaria como suficiente para guiar el desarrollo adecuado de las células germinales, que dan lugar a los óvulos y el esperma, en la descendencia.

“Elegimos a C. elegans porque es un buen modelo para hacer preguntas epigenéticas utilizando enfoques genéticos poderosos”, dijo en un comunicado Strome, profesora de biología molecular, celular y del desarrollo.

Los cambios epigenéticos no alteran las secuencias de ADN de los genes, sino que implican modificaciones químicas en el ADN mismo o en las proteínas de histona con las que el ADN se empaqueta en los cromosomas. Estas modificaciones influyen en la expresión de genes, activando o desactivando genes en diferentes células y en diferentes etapas de desarrollo. La idea de que las modificaciones epigenéticas pueden causar cambios en la expresión génica que se transmiten de una generación a otra, conocida como “herencia epigenética transgeneracional”, es ahora el foco de una investigación científica intensa.

Durante muchos años, se pensó que los espermatozoides no retienen ningún paquete de histonas y, por lo tanto, no podían transmitir información epigenética basada en histonas a la descendencia. Sin embargo, estudios recientes han demostrado que aproximadamente el 10 por ciento del empaquetamiento de histonas se retiene tanto en el esperma humano como en el de ratón.

“Además, donde los cromosomas retienen el empaquetamiento de histonas del ADN es en regiones importantes para el desarrollo, así que esos hallazgos aumentaron la conciencia de la posibilidad de que los espermatozoides puedan transmitir información epigenética importante a los embriones”, dijo Strome.

Cuando su laboratorio examinó el esperma de C. elegans, encontraron que el genoma del esperma retiene completamente el empaquetado de histonas. Otros investigadores descubrieron que lo mismo es cierto para otro organismo comúnmente estudiado, el pez cebra.

“Al igual que el pez cebra, los gusanos representan una forma extrema de retención de histonas por el esperma, lo que los convierte en un gran sistema para ver si este empaquetado realmente importa”, dijo Strome.

Su laboratorio se centró en una marca epigenética particular (designada H3K27me3) que ha sido bien establecida como una marca de expresión génica reprimida en una amplia gama de organismos. Los investigadores encontraron que la eliminación de esta marca de los cromosomas de los espermatozoides hace que la mayoría de las crías sean estériles. Habiendo establecido que la marca es importante, querían ver si es suficiente para guiar el desarrollo normal de la línea germinal.

Los investigadores abordaron esto analizando un gusano mutante en el que los cromosomas del esperma y el óvulo se separan en la primera división celular después de la fertilización, de manera que una célula del embrión hereda solo los cromosomas de la esperma y la otra célula hereda solo los cromosomas del óvulo (normalmente, cada célula de un embrión hereda los cromosomas tanto del óvulo como del esperma).

Este patrón inusual de segregación cromosómica permitió a los investigadores generar gusanos cuya línea germinal heredó solo los cromosomas de los espermatozoides y, por lo tanto, solo las marcas epigenéticas de los espermatozoides. Esos gusanos resultaron ser fértiles y tenían patrones normales de expresión génica.

“Estos hallazgos muestran que el empaquetamiento de ADN en el esperma es importante, porque la descendencia que no heredó las marcas epigenéticas del esperma normal era estéril y es suficiente para el desarrollo normal de la línea germinal”, dijo Strome.

Si bien el estudio muestra que la información epigenética transmitida por el esperma es importante para el desarrollo normal, no aborda directamente cómo la experiencia de vida de un padre puede afectar la salud de sus descendientes. El laboratorio de Strome está investigando esta pregunta con experimentos en los que los gusanos se tratan con alcohol o se mueren de hambre antes de reproducirse.

“El objetivo es analizar cómo cambia el empaquetado de la cromatina en el padre”, dijo. “Todo lo que se transmite a la descendencia tiene que pasar por las células germinales. Queremos saber qué células experimentan los factores ambientales, cómo transmiten esa información a las células germinales, qué cambios en las células germinales y cómo afecta a la descendencia.”

Al demostrar la importancia de la información epigenética transportada por el esperma, el estudio actual establece que si el entorno experimentado por el padre cambia la epigenética de los cromosomas de esperma, podría afectar a la descendencia.

Fuente: europapress.es

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