Descrito un nuevo mecanismo de la división meiótica

Una investigación de la Universidad de Tokio (Japón) en la que colabora un equipo del Centro de Investigación del Cáncer (CIC) de Salamanca y publicada por la revista Nature revela un nuevo mecanismo de meiosis, la división celular durante la formación de los gametos.

En el trabajo se describe la identificación y caracterización de una nueva proteína denominada “meikin”, cuya función está conservada desde las levaduras hasta vertebrados. “Meikin” participa en la primera división meiótica y se ha demostrado cómo su ausencia en un modelo de ratón genera esterilidad por alteración de los procesos de cohesión y segregación cromosómica.

Las células de nuestro organismo deben dividirse para asegurar que tengan lugar procesos tan esenciales como la reproducción, el desarrollo embrionario, el crecimiento, la cicatrización y reparación de los tejidos así como la respuesta inmune.

En cada división celular es necesario que, por un lado, el material hereditario (ADN) sea duplicado fielmente, lo que se conoce como replicación; y por otro, que sea repartido equitativamente entre las dos nuevas células resultantes de la división. En este sentido, se distinguen dos tipos de división en las células eucariotas: la mitosis, de las células somáticas, y la meiosis, de las células reproductoras.

La más mínima modificación de cualquiera de estos dos procesos esenciales del ciclo celular puede provocar graves alteraciones que dan lugar a patologías severas como son el envejecimiento prematuro, el cáncer y la esterilidad, según la información del CIC recogida por DiCYT. Por ello la comunidad científica busca esclarecer pormenorizadamente estos procesos mediante estudios básicos.

En este sentido, en el trabajo recientemente publicado en Nature en el que participa el grupo de Alberto Martín Pendás, del CIC, se describen y comparan las alteraciones detectadas en la meiosis en modelos de ratones en los que se les ha eliminado dicha proteína.

De esta forma, se identifica el mecanismo por el cual la proteína “meikin” participa en la orientación de las cromátidas hermanas al mismo polo durante la primera división meiótica y cómo su ausencia provoca esterilidad por defectos en el proceso de cohesión y segregación cromosómica.

Gracias a las alteraciones detectadas en estos animales, los científicos pueden profundizar en el conocimiento de los procesos que tienen lugar para la producción de los gametos y cómo algunas alteraciones pueden dar lugar al desarrollo de diversas patologías relacionadas con la esterilidad humana.

Mitosis y meiosis

Para asegurar que el reparto del ADN sea equitativo en la división celular, las células eucariotas mantienen unidas las nuevas moléculas de ADN recién replicadas (cromátidas hermanas) mediante una estructura que las engloba a modo de abrazadera y que está formada por un complejo proteico denominado complejo de cohesinas.

Este complejo asegura la tensión necesaria para que las dos futuras células hijas dividan las dos cromátidas de forma precisa. La estructura formada por dos cromátidas hermanas unidas se denomina cromosoma, de manera que hay 46 cromosomas en humanos, 23 heredados vía paterna y 23 vía materna.

Una vez que cada una de las dos cromátidas de todos los cromosomas ha sido reconocida por su futura célula madre mediante un sistema contráctil denominado huso mitótico, se establece la tensión necesaria que asegura el reparto equitativo, dando lugar a dos células hijas con una cromátida de cada cromosoma.

La mayor parte de organismos superiores se reproducen sexualmente mediante la fecundación o unión de un gameto masculino (espermatozoide) con un gameto femenino (óvulo). Para que el tamaño y composición de nuestro genoma sea estable entre generaciones, el contenido cromosómico de nuestros gametos debe de reducirse exactamente a la mitad. Esta reducción se consigue a través de una división muy especializada denominada meiosis, la cual ocurre únicamente en la línea germinal o reproductiva (testículos y ovarios).

Fertilidad

De la fidelidad de esta división meiótica depende la capacidad reproductiva de un individuo y, por tanto, su fertilidad. Más aún, defectos sutiles en este reparto del material hereditario provocan que más de un 15% de los fetos humanos contengan un número “erróneo” en el número de cromosomas lo que conlleva en la mayoría de los casos al aborto espontáneo o a defectos congénitos de nacimiento, como la trisomía del cromosoma 21, que da lugar al síndrome de Down.

El mecanismo por el cual se lleva a cabo esta “división reduccional” comparte semejanzas con la mitosis somática pero también presenta características únicas. Es decir, en la primera división meiótica, una vez que las cromátidas han sido replicadas dando lugar a cromosomas, estos se asocian o aparean con su pareja homóloga (por ejemplo el cromosoma 21 de origen paterno con el otro cromosoma 21 de origen materno) para posteriormente segregarse a cada polo de la célula hija cromosomas enteros que mantienen sus dos cromátidas unidas por sus centrómeros. Después se inicia una segunda división, más parecida a la mitótica pero sin replicación del material hereditario, en la cual las cromátidas hermanas se separan y segregan a las dos células hijas.