Los científicos descifran la "proteína LEGO" que hace nadar a los espermatozoides
Por primera vez, los investigadores han desentrañado la estructura de una proteína que permite nadar a los espermatozoides.
La proteína se encuentra en la membrana celular de los espermatozoides y ayuda a transportar iones de sodio e hidrógeno cargados positivamente dentro y fuera de la célula. Esta función es importante para regular el pH, el contenido de sal y el volumen de la célula, lo que contribuye a mantenerla viva y sana.
"Sabemos que esta proteína es esencial para la motilidad de los espermatozoides y, por tanto, para la fertilidad masculina, gracias a estudios que van desde el erizo de mar hasta el ratón y el ser humano", explica a Live Science Christina Paulino, bióloga estructural del Centro de Bioquímica de la Universidad de Heidelberg (Alemania).
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Sin embargo, según investigaciones anteriores, la proteína funciona de forma diferente en los distintos animales. Paulino realizó la mayor parte de la nueva investigación en la Universidad de Groningen (Países Bajos), centrándose en la proteína de los erizos de mar. Los datos sobre estas criaturas marinas no se traducirán directamente en el desarrollo de fármacos para la fertilidad humana o el control de la natalidad. Pero la investigación podría indicar cómo el esperma toma prestados trucos de otras células para construir sus propias proteínas únicas.
El estudio se publicó el miércoles 25 de octubre en la revista Nature.
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La proteína, llamada SLC9C1, tiene una extraña estructura mixta, según revela un trabajo de 2018.
Combina "habilidades" mecánicas desconocidas hasta ahora", explica Paulino. La proteína consta de un segmento que detecta el voltaje a través de la membrana celular, otro que responde a pequeños mensajeros moleculares llamados AMP cíclico y un componente que realiza el intercambio iónico. La estructura es un poco como una creación de LEGO, dijo Paulino: Las distintas partes se conocen de otras proteínas, pero no se habían visto en esta combinación.
Paulino y su equipo utilizaron una técnica llamada criomicroscopía electrónica para estudiar la proteína. En esta técnica, las muestras se enfrían por debajo de los 243,4 grados Fahrenheit bajo cero (153 grados Celsius bajo cero) y un haz de electrones las atraviesa para obtener imágenes de alta resolución de los complejos giros de la proteína.
En los erizos de mar, la proteína hace que el interior de los espermatozoides sea más alcalino, es decir, básico o menos ácido, intercambiando iones de sodio y protones dentro y fuera de la célula, según descubrió el equipo. Los cambios en el voltaje de la membrana celular desencadenan esta transferencia, un método nunca antes visto en este tipo concreto de proteína transportadora de membrana.
"Esto es notable, ya que el transportador ha adoptado o secuestrado otro bloque de construcción que normalmente sólo se encuentra en otra clase de transportadores de membrana, a saber, los canales iónicos", dijo Paulino.
Según Paulino, los investigadores están interesados en el posible papel de la SLC9C1 en la infertilidad masculina. El hecho de que la proteína sea específica de los espermatozoides significa que podría ser un objetivo para el control de la natalidad masculina, ya que cualquier fármaco que alterara la proteína probablemente no afectaría a otras células del cuerpo.
Sin embargo, hay un gran salto entre comprender la función básica del SLC9C1 en los erizos de mar y utilizar esa información para desarrollar el escurridizo objetivo de un anticonceptivo farmacéutico para el hombre, señaló Benjamin Kaupp, químico biofísico de la Universidad de Bonn y del Instituto Max Planck de Ciencias Multidisciplinares que no participó en el nuevo estudio.
Un trabajo reciente publicado en la revista Nature Communications por Kaupp y su equipo ha descubierto que, a diferencia de las células de erizo de mar, la SLC9C1 humana no se activa por el voltaje de la membrana celular. No está claro qué controla la versión humana de la proteína, ni siquiera si la versión humana transfiere iones de sodio y protones, como hace la proteína del erizo de mar.
"La pregunta que ahora queda sin resolver es qué hace esta molécula en el esperma de los mamíferos en general, o en el esperma humano en particular", declaró Kaupp a Live Science. "¿Es un intercambiador de protones de sodio? ¿O transporta algo más? Y si es un intercambiador de protones de sodio, ¿cuál es su diferencia con el erizo de mar?".
