Determinación del efecto del envejecimiento en los mecanismos de reparación del genoma en las células germinales masculinas

Abstract

Con el paso de los años se ha visto una tendencia a posponer la paternidad, lo que se ha asociado a una serie de cambios que producen un efecto negativo en la fertilidad masculina y posibles problemas en la descendencia. El aumento de la edad masculina tiene una estrecha relación con un aumento del riesgo de fragmentación del DNA, aparición de mutaciones de novo, cambios en los perfiles de metilación y altos niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS) en los espermatozoides, entre otros. En este sentido, el genoma de los espermatozoides es altamente vulnerable al estrés oxidativo producido durante el envejecimiento. Recientes resultados de nuestro laboratorio han evidenciado que también el genoma de espermatocitos y espermátidas es afectado por el envejecimiento y presenta múltiples sitios de ruptura de doble hebra del DNA. Esto es crítico ya que este daño ocurre en células que tienen una activa recombinación del DNA entre cromosomas homólogos durante la meiosis y una alta transcripción de genes cruciales para la gametogénesis y reprogramación embrionaria. Sin embargo, aún se desconoce si los mecanismos de reparación del DNA en la meiosis son afectados por el envejecimiento masculino. En este proyecto planteamos que los mecanismos de reparación del genoma de las células germinales masculinas están alterados durante el envejecimiento, lo que lleva a una acumulación de daño genómico, específicamente rupturas de doble hebra del DNA (DSBs) que se producen durante la meiosis. En este trabajo, mediante inmunofluorescencia se detectó que el envejecimiento genera un aumento significativo de autosomas con señal de Rad51, siendo esto un indicador de que en estas etapas existe un aumento de DSBs con el envejecimiento. Asimismo, se evidencio que con el aumento de la edad se genera un aumento de foci de ATR en los autosomas, mientras que para la proteína 53BP1 no se observaron cambios, lo que significaría que la reparación de estas DSBs que aparecen con la edad mantiene a la recombinación homologa como la principal vía de reparación en un comienzo. Además, se demostró que, pese a que existe un aumento de daño, estos no son suficientes para gatillar o activar las proteínas de checkpoint como lo es CHK1.

Over the years there have been a tendency to postpone parenthood, which has been associated to several changes such as male infertility and possible problems in the offspring ́s health. Male aging is closely related to increased levels in oxidative stress ins the sperm and genome instability due to DNA fragmentation, de novo mutations and changes in methylation profiles. In the same way, recent results from our laboratory have shown that the genome of spermatocytes and spermatids is also affected by aging and exhibit multiple DNA breakage sites. This is critical since this damage occurs in cells that have an active DNA recombination between homologous chromosomes during meiosis and high transcription of genes crucial for gametogenesis and embryonic reprogramming. However, the effect of aging in the DNA repair mechanisms during meiosis is still unknown. In this project we propose that the repair mechanisms of the male germ cell genome are altered during aging, leading to an accumulation of genomic damage, specifically DNA double-strand breaks (DSBs) that occur during meiosis. In this work, through immunofluorescence it was detected that aging generates a significant increase in autosomes with a Rad51 signal, this being an indicator that in these stages there is an increase in DSBs with aging. Likewise, it was evident that with increasing age an increase in ATR foci is generated in the autosomes, while no changes were observed for the 53BP1 protein, which would mean that the repair of these DSBs that appear with age maintains Homologous recombination as the main repair pathway. Furthermore, it was shown that, although there is an increase in damage, these are not sufficient to activate checkpoint proteins such as CHK1.