Scienziati decifrano il codice del DNA spermatico

Spermatozoi durante la fecondazione di un ovulo

Negli spermatozoi la proteina Brdt forma un legame ad uno specifico istone dando un superavvolgimento del genoma e permettendo una forma idrodinamica al gamete

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.

Fonte: (27/10/2009)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag: Brdt, istone, spermatozo

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