Un equipo internacional, que cuenta con la participación de investigadores del Instituto de Investigaciones Biomédicas de Barcelona del CSIC (IIBB), ha demostrado que los espermatozoides no tienen ADN mitocondrial. Además, sus mitocondrias carecen de un factor de transcripción A, que es imprescindible para que el ADN mitocondrial humano se replique. Esto explica por qué los humanos heredan el ADN mitocondrial exclusivamente de la madre, a pesar de que los espermatozoides del padre tienen mitocondrias.
“En muchas especies, incluida la humana, las mitocondrias del espermatozoide se introducen en el óvulo durante la fecundación, así que una de las hipótesis existentes era que el ADN mitocondrial sí que llegaba al ovocito, pero se eliminaba en el proceso de fecundación”, comenta Ramón Trullás, investigador del CSIC en el IIBB y del Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED).
Para descubrir si los espermatozoides tenían ADN mitocondrial, los investigadores del IIBB-CSIC desarrollaron una técnica de PCR digital, más precisa que el PCR convencional. Dicha técnica permite cuantificar en una misma muestra el número absoluto de ADN en diferentes tipos de células.
Trullás: “Nuestro trabajo demuestra que la modificación de TFAM durante la espermatogénesis resulta en la eliminación del ADN mitocondrial y explica su herencia materna"
Los resultados observados muestran que los espermatozoides no tienen moléculas completas de ADN mitocondrial, además de que el ADN mitocondrial residual probablemente no sea de los espermatozoides. “Cada espermatozoide contiene entre 50 y 70 mitocondrias, que corresponden a menos de 0,01 moléculas de ADN mitocondrial. Aunque es extremadamente bajo, esta cifra probablemente se explicaría por unas pocas células que contaminaban las muestras (concretamente leucocitos)”, explican los autores.
La ausencia de ADN en las mitocondrias del espermatozoide es explicada por un proceso de relocalización del factor de transcripción TFAM, una molécula que penetra en las mitocondrias para la replicación del ADN mitocondrial. Durante la espermatogénesis, el espermatozoide modifica la señal de localización de TFAM y no permite que penetre en las mitocondrias, sino que la dirige al núcleo del espermatozoide. Esto evita la replicación del ADN mitocondrial.
“Nuestro trabajo demuestra que la modificación de TFAM durante la espermatogénesis resulta en la eliminación del ADN mitocondrial y explica su herencia materna. Un proceso fascinante, producto de la evolución, que impide la herencia del ADN paterno”, añade Trullás.
El descubrimiento de la relocalización de TFAm tiene implicaciones importantes para el ámbito de la fertilidad humana y la terapia de células germinales. En este sentido, se podrían explicar algunos casos de oligospermia y de oligoastenospermia, una alteración en la que se da un bajo recuento y una baja movilidad de espermatozoides. De hecho, en el esperma de hombres infértiles con oligoastenospermia grave se han encontrado niveles elevados de ADN mitocondrial.