Scienziati decifrano il codice del DNA spermatico

Un team europeo di ricercatori guidato dal European Molecular Biology Laboratory (EMBL) a Heidelberg (Germania) e a Grenoble (Francia) hanno scoperto che la Brdt - una proteina presente soltanto nelle cellule spermatiche - ha un ruolo centrale nel controllare la ricompattazione del DNA spermatico. I risultati dello studio, pubblicati nella rivista Nature, hanno gettato luce sulla forma eccezionalmente idrodinamica degli spermatozoi.

In collaborazione con i loro colleghi dell'Institut de Biologie Structurale (IBS) - Jean Pierre Ebel e dell'Institute Albert Bonniot (IAB) in Francia, i ricercatori dell'EMBL sono riusciti a determinare una chiave di lettura ottimale per il codice istonico, svelando il mistero della velocità degli spermatozoi. Una cosa è chiara: la fertilità dipende in grande misura dalla velocità degli spermatozoi.

Il DNA (acido deossiribonucleico) è contenuto in una struttura complessa chiamata cromatina, che rappresenta l'ossatura del cromosoma. Lunghe sequenze di DNA sono avvolte intorno a proteine chiamate istoni. Ma cosa rende il DNA spermatico unico? I ricercatori dicono che la cromatina spermatica è ancora più compatta, riducendo le dimensioni della testa degli spermatozoi, rendendoli così più idrodinamici.

Studi hanno mostrato che il controllo della cromatina è un meccanismo molto complicato. Gli istoni sono segnati da vari marcatori chimici, che codificano i cambiamenti diretti nella struttura cromatinica. Secondo i ricercatori, "ai marcatori si legano varie proteine, attraverso la cui combinazione si riesce a decifrare il codice."

Ricerche svolte nel passato hanno indicato che queste proteine si legano usando uno o più "campi" modulari, ognuno dei quali è segnato da un unico marcatore. Ora gli scienziati dell'EMBL, IBS e IAB hanno scoperto un ulteriore livello di elaborazione. Esaminando il legame dell'istone della proteina Brdt, il team ha scoperto che essa si lega fortemente ad un istone con due marcatori particolari - gruppi acetilici (gruppi contenenti carbonio e idrogeno) - usando un solo campo proteico.

"Siamo rimasti molto sorpresi", ha detto il dott. Christoph Müller dell'EMBL. Abbiamo analizzato la struttura, scoprendo che il campo formava una tasca, legando i due marcatori contemporaneamente".

Il dott. Saadi Khochbin dell'IAB ha detto: "Negli spermatozoi - appena prima che il DNA si ipercompatta - questi marcatori vengono aggiunti lungo tutta la cromatina, attraverso un'enorme onda. Se la Brdt è assente, non avviene la compattazione supplementare, e la testa degli spermatozoi è meno affusolata. I topi maschi privi di Brdt non sono fertili".

Tuttavia, gli scienziati hanno detto che si può soltanto supporre che il modo in cui la Brdt si lega ai marcatori istonici abbia un ruolo importante nella sua particolare capacità di ricompattarsi.

"Un'ipotesi è che gli istoni acquistano i marcatori in maniera sequenziale e si ricompattano soltanto a marcatura completata", ha detto il dott. Müller. "La Brdt si lega agli ultimi due marcatori della sequenza - facendone l'ultimo passo del processo -, il segnale finale che dà il via alla ipercompattazione.

Carlo Petosa dell'IBS ha detto: "Stiamo riesaminando le strutture di altre proteine associate alla cromatina e abbiamo visto [che] questo meccanismo di marcatori è probabilmente usato anche da loro, aumentando [pertanto] la nostra comprensione di come viene letto il codice istonico".

Gli scienziati ritengono che i risultati del loro studio contribuiranno alla soluzione delle problematiche legate allo sviluppo degli spermatozoi. Il team sta anche valutando l'impatto di questa proteina sulla fertilità maschile.

Pubblicato da cordis.europa.eu
By Kriagen

cannabis potrebbe contribuire a infertilità maschile

Studio Cnr: cannabis potrebbe contribuire a infertilità maschile

L'abuso di sostanze cannabinoidi, principali costituenti della marijuana, potrebbe contribuire a provocare l'infertilita' nell'uomo. Lo ha confermato lo studio 'The endocannabinoid system and pivotal role of the CB2 receptor in mouse spermatogenesis', aprendo nuove prospettive per la comprensione dei fenomeni di oligospermia o azospermia (drastica diminuzione o totale assenza del numero di spermatozoi, spesso con riduzione della motilita'), in particolare in quei pazienti che presentano normale assetto cromosomico e assenza di difetti genetici noti o patologie occlusive.
La ricerca, pubblicata sulla rivista Pnas-Proceedings of the National Academy of Sciences, e' stata condotta in collaborazione tra ricercatori del Consiglio nazionale delle ricerche - Istituto di chimica biomolecolare (Icb-Cnr), Istituto di cibernetica (Ic-Cnr) e Istituto di biochimica delle proteine (Ibp-Cnr) - e dell'Universita' di Roma Tor Vergata. Essa dimostra per la prima volta come, nel topo, il sistema endocannabinoide (cioe' il sistema su cui agisce anche la marijuana) sia coinvolto nel processo della spermatogenesi.

'Negli ultimi anni', spiega Pierangelo Orlando dell'Ibp-Cnr, 'abbiamo assistito ad un aumento progressivo dell'incidenza dell'infertilita' di coppia. Secondo le piu' recenti statistiche a livello mondiale, sarebbero circa il 15% le coppie con problemi di mancata o ridotta fertilita', per il 40% attribuibili a oligospermia o azospermia maschile.
Le cause potenziali della ridotta fertilita' maschile sono da ricondurre per il 60% dei casi ad una origine genetica e per il restante 40% a malformazioni occlusive o che sfuggono alla classificazione'.
Una delle cause dell'oligospermia, tra quelle che attualmente non risultano classificabili - prosegue il ricercatore, componente del Endocannabinoid Research Group coordinato da Vincenzo Di Marzo dell'Icb-Cnr - potrebbe essere riconducibile al cattivo funzionamento del sistema endocannabinoide, con cui anche l'abuso di cannabis puo' interferire. 'E' stato infatti osservato che le cellule germinali presenti nel testicolo dell'animale possiedono recettori del sistema endocannabinoide e, in particolare, che il recettore dei cannabinoidi di tipo 2 (CB2) e' coinvolto nel processo meiotico mediante il quale da ogni spermatocita primario (che nel maschio della specie umana presenta assetto cromosomico 46,XY) si ottengono 4 nuove cellule (spermatidi) 2 con assetto cromosomico 23,X e 2 con assetto 23,Y, che daranno origine durante la spermiogenesi agli spermatozoi maturi. Paralleli studi farmacologici dimostrano la possibilita' di modulare in vivo il sistema endocannabinoide mediante agonisti ed antagonisti dei recettori CB2 ed inibitori della formazione o degradazione degli endocannabinoidi, aprendo cosi' la strada ad approcci terapeutici in caso di funzionamento non corretto'.
Infine, conclude il ricercatore, 'il ricorso alla fecondazione medicalmente assistita (Icsi-iniezione intro-citoplasmatica dello sperma nell'ovulo, eventualmente previa aspirazione degli spermatozoi residui dal testicolo-TESA), se ha risolto gran parte dei casi di infertilita' maschile, ha determinato nella prole un aumento statisticamente significativo sia di trasmissione genetica dell'infertilita', sia una incidenza maggiore da 6 a 9 volte di anomalie cromosomiche, in particolare quelle definite 'da difetto di imprinting' (sovra-dosaggio genetico) come le sindromi di Beckwith-Wiedemann, Angelman, Prader-Willi', malattie genetiche rare caratterizzate da importanti alterazioni anatomo-funzionali e aumentato rischio di tumore.

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