Análisis funcional de una variante de SYCE1 causante de Fallo Ovárico Prematuro y de la histona H1FOO en fertilidad

Resumen

La gametogénesis es un complejo y dinámico programa de diferenciación celular que, a través de una división reduccional (meiosis), genera células reproductivas haploides o gametos. La extrema complejidad de los mecanismos que regulan esta función dificulta su completo entendimiento desde el punto de vista molecular. En la presente Tesis Doctoral, hemos llevado a cabo un análisis funcional de diversas proteínas que se encuentran implicadas en el control de la gametogénesis: dos constituyentes del elemento central del complejo sinaptonémico (SYCE1 y SIX6OS1) y una histona específica de oocitos (H1FOO). La meiosis o división reduccional que tiene lugar durante la gametogénesis depende del correcto ensamblaje del complejo sinaptonémico, un andamio proteico que media la sinapsis y la recombinación meiótica entre los cromosomas homólogos. En mamíferos, el complejo sinaptonémico se compone de ocho proteínas diferentes, entre las que se encuentra SYCE1. En la secuencia del gen SYCE1 se han descrito varias mutaciones causantes de infertilidades humanas, como la mutación c.613C>T en pacientes afectadas por Fallo Ovárico Prematuro (POF, Premature Ovarian Failure). Mediante la caracterización del correspondiente modelo murino humanizado, hemos demostrado que la variante SYCE1-c.613C>T provoca una alteración del ensamblaje del complejo sinaptonémico y de la maquinaria de recombinación meiótica. Haciendo uso de una combinación de estudios genéticos, celulares y bioquímicos, hemos demostrado que SYCE1 establece dos interfaces de interacción con SIX6OS1. El dominio N-terminal de SIX6OS1 interrumpe la estructura homodimérica de SYCE1 para formar con él un complejo 1:1, mientras que la segunda zona de interacción se dispone entre la región C-terminal de SYCE1 y los residuos 22-262 de SIX6OS1. Cada una de estas regiones se ven alteradas como consecuencia de las distintas mutaciones descritas en la secuencia de SYCE1 que causan Azoospermia No Obstructiva y POF, respectivamente. Además, hemos abordado también la caracterización funcional de la primera interfaz de interacción entre ambas proteínas, generando un modelo murino que porta una deleción de 12 aminoácidos dentro del dominio N-terminal de SIX6OS1. Los ratones mutantes homocigotos resultantes son infértiles a causa de un ensamblaje defectivo del complejo sinaptonémico y la acumulación de roturas de doble hebra en el DNA sin reparar. Por tanto, ambos dominios de interacción entre SYCE1 y SIX6OS1 son esenciales para la correcta sinapsis entre cromosomas homólogos, y su irrupción explica por qué las mutaciones clínicas detectadas en SYCE1 causan infertilidad en humanos. Otro proceso estrechamente asociado con la gametogénesis y con el desarrollo embrionario temprano es la remodelación de la estructura de la cromatina. En la regulación de este proceso, las histonas, en especial las pertenecientes a la familia H1, juegan un papel de vital importancia. Dentro de esta familia, H1FOO es una histona con expresión restringida a oocitos y zigotos cuya función in vivo no había sido explorada. Para estudiar su función, hemos generado un modelo murino nulo para H1foo, demostrando que tanto los machos como las hembras son fértiles. Los ratones mutantes no presentan fenotipo somático y evidencian una correcta progresión meiótica, así como una sinapsis efectiva entre cromosomas homólogos. Pese a la importancia de muchos componentes del oocito para la adecuada ejecución del programa de reprogramación, la deficiencia de H1FOO no perjudica la capacidad de reprogramación de MEFs a iPSCs. En conclusión, en este trabajo presentamos la primera evidencia in vivo de la dispensabilidad de H1FOO para la fertilidad y la reprogramación en mamíferos.