Un eje (arriba, izquierda) es una estructura elaborada en forma de balón de fútbol que separa físicamente los cromosomas durante la división celular, asegurando que cada célula recién dividida obtenga la cantidad correcta de material genético. El azul representa los cromosomas, y dos componentes del husillo se muestran en verde y rojo; verdes son fibras llamadas microtúbulos que se adhieren a los cromosomas, y la proteína roja marca los dos extremos del huso. La imagen inferior derecha representa un huso en el que dos proteínas, KLP-15 y KLP-16, fueron eliminadas en la investigación de Sadie Wignall. causando que la estructura del eje colapse en una bola redonda desordenada. Crédito:Universidad Northwestern
Dos estudios recientes de la Universidad de Northwestern arrojan nueva luz sobre el misterio de la principal causa de defectos de nacimiento y abortos espontáneos. sentando las bases para futuras investigaciones en un campo de estudio genético poco estudiado pero de importancia crucial.
Los estudios analizan lo que sucede durante el proceso que produce los óvulos (ovocitos), que luego se convierten en embriones cuando son fecundados. Entre el diez y el 25 por ciento de los embriones humanos contienen un número incorrecto de cromosomas porque el óvulo no se ha dividido correctamente. que es un problema exclusivo de los óvulos.
Estos errores son la principal causa de abortos espontáneos y defectos de nacimiento como el síndrome de Down, y la incidencia de estos errores aumenta drásticamente a medida que las mujeres envejecen. Comprender por qué los óvulos son más propensos a este error de división es fundamental, dado que las mujeres eligen cada vez más formar una familia a edades más avanzadas.
El primer estudio, publicado en el Revista de biología celular en marzo, reveló que los ovocitos utilizan una estrategia innovadora para detectar y prevenir errores durante la división celular, mientras que el segundo estudio, publicado el 26 de septiembre en PLOS Genetics , identificó nuevas proteínas esenciales para el proceso de división celular y descubrió que una proteína de respaldo se activa cuando la división no ayuda a garantizar que el embrión esté recibiendo la cantidad correcta de cromosomas.
"Tomados en conjunto, Estos dos estudios nos han revelado cuán diferentes son los óvulos de cualquier otro tipo de célula, lo que podría arrojar nueva luz importante sobre por qué el proceso reproductivo puede ser tan propenso a errores, "dijo la autora principal Sadie Wignall, profesor asistente de biociencias moleculares en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. "Resolver este misterio sería un primer paso para prolongar los años fértiles de una mujer".
Wignall investiga una estructura llamada huso, una elaborada estructura en forma de balón de fútbol que separa físicamente los cromosomas durante la división celular. En la mayoría de las células, estructuras llamadas centrosomas ayudan a organizar el huso, asegurándose de que pueda separar cromosomas con precisión para enviar el número correcto de cromosomas a cada célula recién dividida. Husillos en óvulos, sin embargo, carecen de centrosomas. Este proceso "acentrosómico" está muy poco estudiado en comparación con otros tipos de división celular, lo que lleva a importantes preguntas sin respuesta sobre por qué es mucho más propenso a errores al dividir.
Este gráfico de líneas ilustra cómo la incidencia de defectos de nacimiento o abortos espontáneos causados por un número incorrecto de cromosomas aumenta a medida que las mujeres envejecen. y aumenta drásticamente después de los 35 años. Crédito: Biología celular molecular , octava edición - libro de texto
En el estudio publicado en septiembre, Wignall y su equipo descubrieron que en ausencia de centrosomas, dos proteínas, KLP-15 y KLP-16, eran esenciales para dividir las células. Los investigadores eliminaron estas dos proteínas y descubrieron que, en lugar de formar el huso normal con forma de balón de fútbol, la estructura del huso se derrumbó en una bola redonda desordenada. Para su sorpresa, a pesar de este defecto temprano, una proteína de respaldo saltó y ayudó a separar los cromosomas en los dos extremos de la célula.
"Nos sorprendió descubrir que esta proteína vino al rescate y funcionó como respaldo para organizar correctamente el huso, "Dijo Wignall.
La pregunta sigue siendo por qué del 10 al 25 por ciento de los embriones aún terminan no siendo viables si existe este proceso de respaldo en los ovocitos. Una teoría, Wignall dijo:es que esta proteína de respaldo cambia o se agota a medida que las mujeres envejecen.
"Si bien estos mecanismos celulares básicos pueden ser difíciles de comprender, impactan directamente en la reproducción femenina y la infertilidad, ", Dijo Wignall." Mi laboratorio se centra en esto con la esperanza de que algún día, nuestra investigación puede ayudar a las personas que experimentan problemas de fertilidad en las clínicas de fertilización in vitro ".
Wignall realiza su investigación sobre ovocitos utilizando pequeños gusanos llamados C. elegans, ya que son un poderoso organismo de investigación para estudios genéticos. Sin embargo, su laboratorio también se basa en estos hallazgos para realizar estudios paralelos en ratones en colaboración con Teresa Woodruff, científica reproductiva y directora del Instituto de Investigación de la Salud de la Mujer de la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern. El siguiente paso será estudiar estos mecanismos en los ovocitos humanos.
Amanda C. Davis-Roca, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Wignall, fue el primer autor del estudio publicado en marzo, "Los ovocitos de Caenorhabditis elegans detectan errores meióticos en ausencia de uniones canónicas del cinetocoro en los extremos". Timothy J. Mullen, otro estudiante de posgrado en el laboratorio de Wignall, fue el primer autor del estudio publicado en septiembre, "La interacción entre la agrupación de microtúbulos y los factores de clasificación asegura la estabilidad del huso acentriolar durante la meiosis de ovocitos de C. elegans".
