Efecto de la hipertermia en modificaciones post-traduccionales de histonas en cromosomas sexuales durante el MSCI

Abstract

La temperatura es un importante factor ambiental que contribuye al drástico aumento de la infertilidad masculina en el mundo. El aumento de temperatura o hipertermia afecta mecanismos fundamentales que regulan la meiosis, como la sinapsis cromosómica, crossing overs, y estabilidad del DNA, desencadenando apoptosis de espermatocitos. En plantas, la hipertermia gatilla mecanismos epigenéticos que median la respuesta meiótica frente al estrés térmico y permiten su adaptabilidad a largo plazo. En ratones, la hipertermia altera el acetiloma de las células germinales y sugiere que el epigenoma podría cambiar frente a este estrés. Sin embargo, aún se desconoce si la alta temperatura induce cambios epigenéticos en las células germinales y si afecta el establecimiento de la memoria epigenética durante la meiosis. En esta tesis se estudió el efecto de la hipertermia testicular transitoria (42ºC durante 15 minutos) sobre las modificaciones epigenéticas que silencian y remodelan la cromatina de los cromosomas sexuales X-Y durante la meiosis masculina en ratón a las 3, 48 y 120 horas post-hipertermia. Las modificaciones post-traduccionales de histonas se evaluaron mediante inmunofluorescencia indirecta. Se encontraron cambios en la temporalidad de H3K9me3 en las etapas de Paquiteno tardío y Diploteno temprano a las 48 y 120 hrs PHT. También se encontraron variaciones en la intensidad de fluorescencia de todos los marcadores analizados: gH2AX, H3K9me3, H2A K119ub y H3K4me1. Los hallazgos se concentran particularmente a las 48 y 120 horas post-hipertermia. Los resultados obtenidos indican que la hipertermia altera las modificaciones de histonas analizadas. Más investigación es necesaria para identificar el origen de los cambios observados y su implicancia biológica en los procesos de reparación del DNA, silenciamiento transcripcional y sobrevida de espermatocitos.

Temperature is an important environmental factor that contributes to the drastic increase of male infertility around the world. High temperature or hyperthermia affects crucial regulatory mechanisms of meiosis, such as chromosomal synapse, crossing overs and DNA stability, leading to apoptosis of spermatocytes. In plants, hyperthermia triggers epigenetics mechanisms that modulate the meiotic response to heat stress, allowing its long-term adaptability. In mice, hyperthermia alters germ cells acetylome, suggesting potential epigenetic changes due to heat stress. Nevertheless, it is still unknown whether high temperature induces epigenetic changes in germ cells, affecting the epigenetic memory during meiosis. The present research studied the effect of temporary testicular hyperthermia (42ºC for 15 minutes) on silencing and chromatin-remodeling epigenetic mechanisms on the X-Y sex chromosomes during mice meiosis at 3, 48 and 120 hours post-hyperthermia. Histone post-translational modifications were assessed by indirect immunofluorescence. Variation in the timing of H3K9me3 were found in Late pachytene and Early diplotene stages at 48 and 120H PHT. Changes were also found in the fluorescence intensity of all the analyzed markers: (gH2AX, H3K9me3, H2A K119ub and H3K4me1). These findings are particularly concentrated at 48 and 120H PHT. The results obtained indicate that hyperthermia alters the histone post-translational modifications analyzed. More research is needed to identify the origin of the observed changes and their biological implication in DNA repair, transcriptional silencing and spermatocyte survival.