Identificata una proteina, chiamata SPOCD1, che svolge un ruolo chiave nella protezione dei precursori della fase iniziale degli spermatozoi, noti come cellule germinali, da danni al codice genetico in un embrione in via di sviluppo. Durante il loro sviluppo, le cellule germinali subiscono un processo di riprogrammazione che le rende vulnerabili a quei geni canaglia, noti come Trasposoni o “geni che saltano“, che possono danneggiare il DNA e portare alla sterilità.
“La riprogrammazione è essenziale per il corretto sviluppo delle cellule germinali negli embrioni, ma questo le rende temporaneamente vulnerabili a un sottoinsieme dei propri geni, noti come geni saltatori, che minacciano il caos genetico“, spiega l’autore principale dello studio, il professor Dónal O’Carroll dell’Università di Edimburgo.
L’eliminazione di tali danni consente alle cellule germinali di diventare la riserva di cellule autorinnovanti che producono spermatozoi sani durante la vita adulta.
Le cellule germinali sono il legame vitale tra le generazioni ma hanno bisogno di strategie uniche per proteggere le informazioni genetiche che trasportano e poter essere trasmesse con successo dai genitori alla loro prole.
Il team, guidato da ricercatori dell’Università di Edimburgo, ha studiato lo sviluppo delle cellule germinali negli embrioni di topo per comprendere il percorso biologico che le protegge dai trasposoni.
Lo studio è il primo a rivelare il ruolo della proteina SPOCD1, che aiuta a reclutare tag chimici protettivi, noti come metilazioni del DNA, per disabilitare i geni saltatori.
I ricercatori sono stati a lungo perplessi su come le cellule germinali sfuggano al danno durante il processo di riprogrammazione.
“L’identificazione di SPOCD1 apre le porte a ulteriori studi che permetteranno una comprensione più elaborata di questo processo e della fertilità maschile“. dice O’Carroll.
I test sui topi maschi hanno rivelato che la perdita di questa proteina porta alla sterilità perché il processo di metilazione del DNA non avviene correttamente, consentendo ai geni saltatori di danneggiare il DNA degli spermatozoi in via di sviluppo.
I trasposoni costituiscono oltre la metà del nostro DNA e si muovono attorno al genoma controllando il modo in cui i nostri geni vengono utilizzati. Ma la loro attività deve essere attentamente regolata per evitare che causino danni.
Il team ha scoperto che la linea di difesa segreta dei primi spermatozoi si attiva quando SPOCD1 si lega a un’altra proteina, la MIWI2, già in precedenza conosciuta come silenziatrice dei geni saltatori.
Precedenti studi hanno rivelato che la proteina MIWI2 è legata a piccole molecole, note come piRNA, che svolgono un ruolo chiave nel disabilitare i trasposoni attraverso la metilazione del DNA.
“I nostri risultati forniscono le prime intuizioni meccanicistiche su un processo fondamentale per lo sviluppo delle cellule spermatiche e la loro integrità genetica“, conclude O’Carroll.
Lo studio, pubblicato su Nature, è stato finanziato da Wellcome e dal programma Horizon 2020 dell’Unione Europea. Ha coinvolto ricercatori delle università di Cambridge, Parigi e Berlino.
