Licenciada en Ciencias Biológicas, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales FCEN-UBA - Mayo de 2022
Camila Perez Lujan
Directora: Dra. Betina Gonzalez
Co-Directora: Dra. Candela Gonzalez
Jurados: Dra. Mariela Chertoff, Dra. Soledad Rossi, Dr. Alejandro Villareal
Calificación: Sobresaliente (10)
Análisis de expresión de marcadores epigenéticos en los distintos estadios de la línea germinal paterna y su posible rol en la transmisión fenotípica a la progenie
El estilo de vida paterno, como la dieta, actividad física y/o consumo de drogas y alcohol, son capaces de generar una predisposición a determinadas enfermedades, como pueden ser la diabetes o el cáncer, entre otras. Asimismo, se ha demostrado que el estilo de vida de un individuo puede influenciar el riesgo de padecer enfermedades en la generación siguiente; a esto se lo llamo “efectos parentales”. El descubrimiento que dichos efectos parentales pueden ocurrir a través de cambios no genéticos o epigenéticos en las gametas, que son transmitidos de manera directa a la siguiente generación, desafió el dogma de herencia mendeliana y generó un cambio de paradigma en las teorías de la evolución. Actualmente está establecido que los estresores ambientales son capaces de inducir una reprogramación epigenética del espermatozoide, y transmitir fenotipos metabólicos y conductuales a la siguiente generación.
La espermatogénesis es orquestada por programas epigenéticos y transcripcionales que controlan la mitosis, meiosis y espermiogénesis. Entre los mecanismos epigenéticos más estudiados se encuentran la acetilación y metilación de histonas, que pueden variar dependiendo de las señales externas recibidas por la célula, y que son potencialmente heredables en la fracción de nucleosomas retenidos que transporta el espermatozoide maduro. El programa epigenético de acetilación y metilación de histonas durante la espermatogénesis está impulsado por familias enzimáticas conocidas como writers y erasers del llamado “código de histonas”, que catalizan la deposición (writers) o remoción (erasers) de los grupos metilo o acetilo en aminoácidos específicos en las histonas.
En esta Tesis, se analizaron los programas transcriptómicos de enzimas epigenéticas implicadas en la acetilación y metilación de residuos lisina (K) de histonas, utilizando bases de datos de experimentos de bulk y single cell RNAseq disponibles en repositorios públicos. Desde la espermatogonia indiferenciada hasta el espermatozoide maduro, diseccionamos la expresión máxima en cada etapa para todas las familias de writers y erasers de acetilación y metilación conocidas. Este enfoque nos permitió identificar enzimas epigenéticas con funciones establecidas durante la espermatogénesis y, por la regla de “culpable por asociación”, muchas otras aún no descriptas en el desarrollo de las células germinales masculinas. Se compararon los perfiles de expresión de enzimas epigenéticas entre células germinales de ratón y humano, y encontramos coincidencia en los perfiles de expresión para la mayoría de las enzimas, donde la similitud entre especies es mayor en estadios pre-meióticos de la espermatogénesis y disminuye a medida que las células se diferencian. Finalmente, con el fin de evaluar si la expresión génica de enzimas epigenéticas podía ser modulada por estresores ambientales como la cocaína, se seleccionó un set de enzimas específico característico de cada cluster de poblaciones germinales. Se evaluó la expresión de las mismas por Real time PCR en células germinales aisladas de ratones sometidos a un tratamiento crónico con cocaína o vehículo, observándose que la expresión de la mayoría de ellas podía ser modulada en presencia de esta droga de abuso.
En conclusión, el análisis realizado en esta Tesis de Licenciatura, muestra ventanas de vulnerabilidad durante la espermatogénesis donde interferir con la expresión génica de enzimas epigenéticas puede tener consecuencias en el proceso de diferenciación de las células germinales masculina, inducir reprogramación epigenética y más aún, consecuencias fenotípicas en la descendencia.