ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

13
Rolul proteinelor de legare la ARN in spermatogeneza si infertilitatea masculina FLORINA RAICU, IONELA MOANTA, GABRIELA BORDEIANU, POMPILIA APOSTOL, L.POPA, D. CIMPONERIU Institutul de Genetica al Universitatii din Bucuresti Aleea Portocalelor, nr.1-3, sector 6, Bucuresti Proteinele de legare la ARN sunt esentiale pentru spermatogeneza ele fiind necesare atat in nucleul celulelor liniei germinale, pentru producerea izoformelor ARNm specifice, cat si in citoplasma, unde proteinele sunt necesare pentru condensarea cromatinei si pentru schimbarea morfologiei celulare. Recent au fost identificate cateva dintre aceste proteine, precum si tintele lor reprezentate de ARNm. Atat proteinele nucleare cat si cele citoplasmatice sunt implicate in aparitia diferitelor fenotipuri subfertile masculine. Formarea spermatozoizilor implica o serie de modificari moleculare si morfologice in celulele germinale masculine. Procesul este asemanator la toate mamiferele. Celulele germinale sunt reprezentate la masculi prin celule stem diploide, spermatogoniile, al caror stoc este intretinut la adult prin mitoze. La mamifere, aceste celule sunt localizate in tubii seminiferi din testicule. Unele spermatogonii intra in profaza meiozei. Majoritatea spermatocitelor identificate in sectiuni ale tubilor seminiferi sunt in stadiul de pachiten. 133

Transcript of ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

Page 1: ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

Rolul proteinelor de legare la ARN in spermatogeneza si infertilitatea masculina

FLORINA RAICU, IONELA MOANTA, GABRIELA BORDEIANU, POMPILIA APOSTOL, L.POPA, D. CIMPONERIU

Institutul de Genetica al Universitatii din BucurestiAleea Portocalelor, nr.1-3, sector 6, Bucuresti

Proteinele de legare la ARN sunt esentiale pentru spermatogeneza ele fiind necesare atat in nucleul celulelor liniei germinale, pentru producerea izoformelor ARNm specifice, cat si in citoplasma, unde proteinele sunt necesare pentru condensarea cromatinei si pentru schimbarea morfologiei celulare. Recent au fost identificate cateva dintre aceste proteine, precum si tintele lor reprezentate de ARNm. Atat proteinele nucleare cat si cele citoplasmatice sunt implicate in aparitia diferitelor fenotipuri subfertile masculine.

Formarea spermatozoizilor implica o serie de modificari moleculare si morfologice in celulele germinale masculine. Procesul este asemanator la toate mamiferele. Celulele germinale sunt reprezentate la masculi prin celule stem diploide, spermatogoniile, al caror stoc este intretinut la adult prin mitoze. La mamifere, aceste celule sunt localizate in tubii seminiferi din testicule. Unele spermatogonii intra in profaza meiozei. Majoritatea spermatocitelor identificate in sectiuni ale tubilor seminiferi sunt in stadiul de pachiten.

133

Page 2: ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

FLORINA RAICU, IONELA MOANTA, GABRIELA BORDEIANU, POMPILIA APOSTOL, L.POPA, D. CIMPONERIU

Celulele post-meiotice, haploide, se numesc spermatide rotunde, care apoi trec prin stadiul de spermatide elongate, ajungand in final in stadiul de spermatozoid matur. Diferentierea spermatidelor rotunde poarta numele de spermiogeneza si implica procese de condensare ale cromatinei, formarea acrozomului si dezvoltarea flagelului. Condensarea nucleara implica inlocuirea histonelor, mai intai cu proteine de tranzitie, iar mai apoi cu protamine. Incepand cu proliferarea mitotica si terminand cu ultimul stadiu al spermatogenezei, celulele germinale sunt conectate prin punti sincitiale care asigura distribuirea produsilor genici.

Toate aceste schimbari in arhitectura celulei germinale masculine necesita reglarea considerabila a expresiei genice, existand un numar de gene care se exprima strict sau predominant in testicul sau doar in linia germinala. In plus, numeroase gene cu exprimare larga produc izoforme specific testiculare prin splicing sau poliadenilare.

Transcriptia se realizeaza la maximum in cursul pachitenului, insa la mamifere aceasta se continua si dupa meioza pana ce sunt inlocuiti nucleosomii. Finalizarea transcriptiei necesita reglarea extensiva a translatiei deoarece, in timpul stadiilor tarzii ale spermiogenezei, apare un numar de proteine noi.

Gene implicate in producerea proteinelor de legare la ARN situate pe cromozomul Y

RBM. Prima gena lincata pe cromozomul Y, izolata drept candidata puternica pentru rolul sau producerea de produsi implicati in spermatogeneza, apartine intervalului genic AZFb. Transcriptele cartate provenind din aceasta regiune, sunt proteine de legare la ARN si ele sunt codificate de gene ce fac parte dintr-o familie genica mare, situata pe cromozomul Y. Genele care codifica aceste proteine de legare la ARN sunt inrudite cu gena autozomala HnRNP G, si contin un singur motiv N-terminal de legare la ARN (cunoscut drept motiv RNP) si 4 repetitii in tandem a 37 de reziduuri de aminoacizi, in regiunea centrala a proteinelor (repetitii cunoscute drept SRGY-box, bogate in serina, arginina, glicina si tirozina). Fiecare repetitie este codificata de un singur exon. Proteina hnRNPG (heterogenous nuclear ribonucleoproteine) este glicozilata post-transcriptional si leaga ARN poli (A).

Aceasta familie genica, initial cunoscuta ca YRRM (de la Y RNA recognition motif), dar care acum poarta numele de RBM (de la RNA binding motif), contine cel putin 30 de gene si pseudogene care se clasifica in diferite subclase cartate in numeroase locatii pe bratul lung si scurt al cromozomului Y uman, inclusiv in intervalul AZFb. Studiile asemanatoare, efectuate la soareci, arata ca exista copii multiple ale familiei genice Rbm situate pe bratul scurt al cromozomului Y, dar spre deosebire de familia genica umana, genele murine sunt grupate intr-un singur cluster aproape de gena Sry. Nu se cunoaste modul in care aceste gene sunt functionale in cadrul familiilor genice. Analiza clonelor ADN genomice si complementare (ADNc) si a produsilor RT-PCR (ampliconi obtinuti prin RT-PCR) arata ca familia genica de la om este alcatuita din 6 subclase de gene RBM: RBM I – RBM VI, redenumite RBMY 1- RBMY 2, din care numai membrii clasei RBM1 sunt transcrisi. Pattern-ul expresiei RBMY 1 este foarte complex. Substitutiile nucleotidelor si splicing-ul alternativ apar la numeroase transcripte diferite ceea ce poate conduce la o sinteza de proteine izoforme care au 3 sau 4 SRGY-box-uri. Aceasta complexitate face analiza functionala dificila.

Anticorpii pentru RBM arata ca la om, in testicule, proteina este localizata in nucleul celulelor germinale, fiind prezenta in toate stadiile spermatogenezei, cu exceptia spermatidelor elongate. Analiza proteinei RBM realizata pe sectiunile testiculare obtinute de

2

Page 3: ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

Rolul proteinelor de legare la ARN in spermatogeneza si infertilitatea masculina

la barbatii infertili indica o corelatie intre expresia activa a proteinei si prezenta regiunii AZFb, in mod particular intervalul 6B de pe harta de deletie a cromozomului. Aceasta este o observatie importanta, deoarece sugereaza ca gena-cheie RBM este situata in intrvalul AZFb si ca nici un alt locus RBM, de pe cromozomul Y uman nu codifica proteine esentiale pentru spermatogeneza. Deasemenea, transcriptul Rbmy murin are un pattern al expresiei care este specific celulelor germinale. Totusi, spre deosebire de gena/genele umane, expresia este comutata in pachitenul spermatocitelor si poate fi detectata si in spermatidele elongate. Functiile proteinei RBMY 1, ca proteina de legare la ARN, precum si localizarea in nucleu in asociere cu factori de splicing, indica rolul sau in metabolismul ARN, mai precis in procesarea ARN. Controlul post-transcriptional si post-translational este important in spermatogeneza, in special in stadiile post-meiotice, atunci cand activitatea transcriptionala este silentiata.

Deoarece deletiile AZFb anuleaza expresia RBMY 1 si cauzeaza oprirea meiozei, se pare ca aceasta proteina nu este esentiala pentru ca celulele germinale sa atinga meioza ci pentru a ajunge cu succes la starea haploida. La soarece, deletia Rbmy este asociata cu defecte de maturare ale spermatozoizilor, astfel incat putem deduce ca proteina este esentiala pentru maturarea post-meiotica a celulelor germinale si pentru controlul post-transcriptional.

Analizele comparative ale RBM si genele asemanatoare de la diferite mamifere eutheriene si marsupiale au dezvaluit detalii ale evolutiei acestei familii genice. Astfel, genele “nascute” pe Y au aparut prin translocarea unei gene ancestrale, autozomale, gena HnRNPG, pe cromozomul Y. Aceasta translocare a fost urmata de evenimente independente de amplificare la specii diferite. Pot fi deosebite doua evenimente de amplificare: (1) o amplificare interna a exonului care codifica pentru SRGY-box umana, si care da nastere la 4 repetitii in tandem si (2) amplificarea intregii gene, care da nastere familiei multigenice din cromozomul Y. La soarece, gena Rbm din cromozomul Y, nu contine SRGY-box iar la unele marsupiale se pare ca gena a fost amplificata pe cromozomul Y existand o singura copie a SRGY-box. Deoarece membri diferiti ai familiei de gene umane contin cele 4 repetitii in tandem ale cutiei SRGY, se admite ca amplificarea acesteia a aparut dupa divergenta evolutiva dintre soarece si om si inaintea amplificarii genei pe cromosomul Y. Deoarece aceste gene RBM au functii esentiale, cum ar fi spermatogeneza, ele sunt conservate pe cromozomul Y, atat la euteriene cat si la marsupiale.

Recent, s-au modificat aceste idei clare despre evolutia familiei genice amintite, prin descoperirea unui omolog RBMY 1, care contine introni, codificat in mare masura de cromozomul X, de la soarece si om (pe Xq26 si care se numeste RBM X) si ca locusul autozomal situat pe cromozomul 6 de la om, si pe cromozomul 14 de la soarece, reprezinta pseudogene X-derivate. Este clar ca aceste gene provenite de la omologii ancestrali, care au dat nastere cromozomilor de sex, si pseudogenele localizate autozomal, au fost generate prin retrotranspozitie, iar locusul de pe cromozomul Y a fost amplificat si selectat in cursul evolutiei pentru rolul important in spermatogeneza.

DAZ si DAZL. Din intervalul AZFc s-au izolat exoni exprimati care formeaza o parte a unei gene numita DAZ (Deleted in Azoospermia, fosta SPGY) si care contin un singur motiv de recunoastere si legare la ARN, la partea NH2 terminala, precum si o structura repetitiva interna compusa dintr-o serie de 7 repetitii in tandem a 72 de perechi de baze (24 de aminoacizi), numite repetitii DAZ. Aceasta caracteristica indica faptul ca gena codifica o proteina de legare la ARN ce ar putea avea un rol reglator in metabolismul ARN. Initial, s-a crezut ca gena DAZ este o gena unica si singura functionala in intervalul AZFc. Analiza ulterioara a locusului DAZ a demonstrat ca acesta reprezinta, de fapt, un cluster, o familie genica amplificata, si ca numarul repetitiilor in tandem variaza considerabil intre membrii

3

Page 4: ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

FLORINA RAICU, IONELA MOANTA, GABRIELA BORDEIANU, POMPILIA APOSTOL, L.POPA, D. CIMPONERIU

familiei; de asemenea, exista un polimorfism populational in privinta numarului si secventelor repetitive DAZ. Spectrul divers de transcripte detectate DAZ sugereaza ca toti membrii familiei genice pot fi transcrisi. Repetitiile DAZ fac parte din secventa DYS1, secventa inalt polimorfica, utilizata pentru analiza haplotipurilor cartate in Yq11. Unitatile de transcriptie DAZ sunt foarte complexe, prezentand pseudoexoni, exoni non-functionali, cu situri de splicing 5’ si 3’ degenerate ce sunt excizate in timpul procesarii pre ARNm DAZ. Transcriptia DAZ este limitata la linia germinala.

Gena DAZ se exprima specific in testicule si este strans inrudita cu o gena a fertilitatii de la Drosophila, denumita boule. Mutatiile care silentiaza functia genei boule cauzeaza azoospermia. Astfel, se pare ca DAZ ar putea fi implicata in fenotipul sau fenotipurile AZFc. Proteina codificata de DAZ se gaseste in special in celulele germinale post-meiotice, spermatidele tarzii si spermatozoizii, si acesta indica rolul acestei gene in controlul post-transcriptional din timpul stagiilor inactive transcriptional ale diferentierii celulelor germinale.

Un omolog autozomal al genei DAZ, care contine o singura repetitie Daz, a fost descris atat la om cat si la soarece, insa pe cromozomul Y murin nu au fost identificate alte secvente inrudite cu DAZ. Gena autozomala umana omoloaga, numita DAZLA (de la DAZ-like), cartata in cromozomul 3 in regiunea p24, este exprimata specific in testicule si, la nivele scazute (detectabile prin RT-PCR), in ovare la nivelul zonei pellucida. Aceste observatii au sugerat faptul ca DAZLA poate fi implicata in formele autozomale recesive de infertilitate masculina. Gena autozomala de la soarece, numita Dazla, cartata in cromozomul 17, este, de asemenea, exprimata in celulele germinale mascule si in gonadele femele, dar spre deosebire de gena Rbm ea este localizata in citoplasma si mai rar in nucleu. Pattern-ul temporal al expresiei Dazla indica prezenta acesteia de la un capat la altul al spermatogenezei, si deci poate fi considerata critica pentru toate stadiile diferentierii celulelor germinale. Reijo (1996) a sugerat ca acesta poate explica tipul de fenotip asociat cu deletiile AZFc. Ceea ce nu se stie inca este daca transcriptul de pe cromozomul Y uman are acelasi pattern al expresiei si, astfel, este prematur sa se extrapoleze observatiile facute asupra genei autozomale murine. Pierderea functiei Dazla stopeaza complet producerea gametilor, demonstrand astfel ca ea este esentiala pentru succesul gametogenezei.

Familia genei DAZ, asa cum s-a mentionat anterior, difera de familia genei RBM, deoarece nici o gena DAZ nu a fost gasita pe cromozomul Y murin sau la alta specie de non-primate studiate. In plus, nu exista nici o dovada a existentei unei secvente omoloage pe cromozomul X de la om si de la soarece. Secventele DAZ sunt relativ recent ajunse pe cromozomul Y, fiind prezente pe regiunea nerecombinata a cromozomului Y de la primate, inainte de divergenta maimutelor actuale insa inainte de divergenta liniei ce a dat nastere maimutelor ancestrale. Se pare ca aceasta gena a aparut prin transpozitie directa de pe locusul autozomal pe partea nerecombinanta a cromozomului Y si a fost ulterior amplificata. Astfel, aceasta familie genica amplificata a avut o istorie evolutiva diferita fata de familia genei RBM. S-a sugerat ca genele amplificate pe cromozomul Y au fost recrutate de pe un autozom corespunzator cromozomului Y, insa prin studiul familiilor genice DAZ si RBM se pare ca lucrurile nu stau in acest fel, deoarece a doua clasa genica amplificata, lincata pe cromozomul Y, poate apare de la un omolog ancestral al cromozomului Y. Sau se poate ca alte gene care au omologie X-Y, nu neaparat genele Y-specifice, sa poata fi considerate gene candidate implicate in reglarea spermatogenezei.

In ciuda istoriei lor evolutive distincte, paralela intre genele RBM si DAZ este izbitoare deoarece ambele gene codifica proteine de legare la ARN, ambele au suferit o amplificare interna a unui singur motiv repetitiv la primate, ambele au suferit amplificare genica pentru a da nastere unei familii multigenice Y-lincate, si, in final, ambele gene sunt exprimate cu specificitate testiculara.

4

Page 5: ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

Figura 3. Motivul RNP.

Rolul proteinelor de legare la ARN in spermatogeneza si infertilitatea masculina

Proteinele de legare la ARN ca reglatori ai expresiei genice

Celulele eucariote poseda mecanisme complexe de reglare a expresiei genice. Reglarea post-transcriptionala a expresiei genice poate genera o cantitate mare de produsi proteici plecand de la o singura gena (figura 2).

Figura 2. Generarea de produsi proteici cu functii diferite pornind de la o singura gena. Transcriptele primare ale ARN polimerazei II, numite hnARN sau pre ARNm, sufera o serie de evenimente complexe in nucleu pana

la maturare, devenind functionale in citoplasma.

La nivelul nucleului diversitatea secventelor ARN se realizeaza prin: splicing alternativ al pre ARNm, selectia alternativa a siturilor de poliadenilare si editing. La nivel citoplasmatic se pot produce proteine diferite plecand de la un singur ARNm, utilizand situri START translationale alternative. Proteinele de legare la ARN joaca un rol central in reglarea post-transcriptionala a expresiei genice. Aceste proteine contin regiuni care functioneaza ca domenii de legare la ARN si domenii auxiliare care mediaza interactiile proteina-proteina si cu tintele subcelulare.

Structura proteinelor de legare la ARN

Domenii de legare la ARNUnul dintre cele mai bine cunoscute domenii de legare la ARN este motivul RNP

(RBD – RNA binding domain, sau RRM – RNA recognition motiv). In prezent se cunosc in jur de 3000 de proteine care contin in structura lor motive RNP. Fiecare motiv contine doua secvenţe consensus, RNP1 si RNP2, care fac parte din suprafata externa de legare la ARN a acestui domeniu. Toate structurile motivului RNP prezinta o structura centrala antiparalela β-pliata, impachetata pe 2 structuri α-helix orientate perpendicular, urmand pattern-ul general β-α-β-β-α-β (figura 3). Secventele RNP1 si RNP2, conservate, sunt juxtapuse pe 2 planuri β-pliate centrale cu zonele corespunzatoare RNP1 si RNP2, ce contin aminoacizi aromatici, afisate la suprafata planului. Structurile β-pliate antiparalele formeaza o platforma de legare la ARN nespecifica ce se formeaza prin interactiile dintre baze aparute datorita plierii, unde ARN este situat intr-o

5

Page 6: ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

FLORINA RAICU, IONELA MOANTA, GABRIELA BORDEIANU, POMPILIA APOSTOL, L.POPA, D. CIMPONERIU

platforma cu fosa mica de cuplare nefiind sechestrat intr-o adancitura majora. Bucla dintre planul 2 si 3 (bucla 3) este bogata inreziduuri bazice si imprima astfel platformei o sarcina electropozitiva externa, jucand astfel un rol important in cuplarea specifica prin patrunderea acesteia in bucla ARN (bucla ce poate adopta conformatii multiple), prevenind imperecherea bazelor din ARN si permitand interactia acestora intr-o maniera specifica, cu reziduurile din planurile β-pliate ale domeniului RNP. Dupa stabilizarea complexului, bucla flexibila ARN devine rigida. Cea mai buna explicatie pentru structura adoptata este mecanismul indus de “mulare conformationala”. Astfel, multe proteine ce cupleaza ARN folosesc planuri β-pliate cu interfete de legare la ARN, iar interactiile de pliere dintre bazele nucleotidice si lanturile aromatice de pe planurile β-pliate joaca un rol important in stabilizarea complexului.

Modificarile conformationale ale ARN, induse de proteine, ce implica desfacerea bazelor pentru adoptarea unei configuratii specifice de recunoastere sunt de asemenea carcateristice multor proteine ce cupleaza ARN. Modele de pliere asemanatoare domeniului RNP au fost observate si la alte proteine ce cupleaza ARN, inclusiv la unele proteine ribozomale care nu perezinta nici o similaritate cu motivul RNP, sugerand astfel existenta unei proteine ancestrale ce cupleaza ARN comune atat familiei de proteine cu motiv RNP cat si proteinelor ribozomale. Domeniul S1 recent caracterizat, specific proteinei S1 ribozomale, este format din 5 structuri β-pliate antiparalele, pentacatenare, zonele cu aminoacizi aromatici fiind de asemenea prezente pe suprafata planului β-pliat, sugerandu-se ca acest domeniu cupleaza ARN intr-o maniera specifica domeniului RNP.

Deoarece atat depresiunea minora cat si cea majora a ARN sunt prea inguste pentru a forma o suprafata pentru interactiuni cu α-helixurile (situate dramatic diferit fata de contactul strans dintre α-helixuri si depresiunea majora a ADN), subliniind inca o data rolul planului β-pliat in realizarea si stabilizarea complexelor proteina-ARN.

Functia proteinelor RBM si DAZ/DAZ-LIKE

Desi era oarecum neasteptat faptul ca 2 gene candidate pentru spermatogeneza, situate in cromozomul Y, codifica amandoua proteine specifice de legare la ARN, s-a constatat ca acest lucru nu este atat de surprinzator daca se considera ca, impreuna cu creierul, testicolul sunt organe care prezinta cel mai complex pattern pentru metabolismul ARN.

Daca achizitia genelor de pe cromozomul Y a avut avantaje evolutive, in termenii conferirii spermatogenezei mai eficiente, prezenta a doua familii genice care codifica proteine ce contin RRM, poate indica faptul ca multe proteine de acest tip ar putea fi implicate in spermatogeneza.

Recent, cu ajutorul anticorpilor impotriva proteinelor RBM umane si murine, s-a aratat ca RBM este o proteina nucleara specifica celulelor germinale, exprimata in spermatogoniile A si B, spermatocite si spermatide rotunde. HnRNP G, pe de alta parte, prezinta un pattern de exprimare diferit, aceasta ribonucleoproteina fiind prezenta atat in celulele liniei germinale cat si in cele somatice din testicule, semnalul puternic fiind detectat in nucleul spermatogoniei si spermatidelor rotunde dar nu si in spermatocite. Localizarea subcelulara a proteinelor RBM in nuclei, cu exceptia nucleolilor, sugereaza functia clara a acestei proteine in metabolismul ARN (figura 3). Au fost indicate doua functii majore pentru proteinele de legare la ARN din nucleu: splicing-ul pre ARNm si impachetarea si transportul ARNm matur.

In spermatogonie si spermatocite, RBM se localizeaza tranzient intr-o regiune a nucleului care este bogata in factori de splicing (proteine SR, dar nu si hnRNP), si nu se

6

Page 7: ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

Rolul proteinelor de legare la ARN in spermatogeneza si infertilitatea masculina

localizeaza punctiform (speckles) in spermatidele rotunde. In afara de aceste zone punctuale, RBM este de asemenea distribuita in toata nucleoplasma spermatogoniei.

Figura 3. Reprezentarea metabolismului ARN in celula mamaliana. RBM joaca un rol in reglarea splicing-ului alternativ al moleculelor de pre ARNm in celulele liniei germinale masculine. Pe de alta parte, proteinele

DAZ/DAZL, ar putea fi implicate in legarea la un set specific de molecule de ARNm in citoplasma celulelor germinale premeiotice.

In spermatidele rotunde, proteinele SR sunt localizate atat intr-un sit major si unul minor cat si distribuite in toata nucleoplasma, iar RBM nu se afla in vreun sit punctiform, dar are si o distributie uniforma in nucleoplasma.

Fondul comun de factori de splicing nucleoplasmatic este activ implicat in procesul de splicing in timp ce structurile cu localizare punctiforma reprezinta siturile de depozitare. Abilitatea diferitilor factori de splicing de a regla splicing-ul alternativ in vitro intr-o maniera dependenta de concentratie a fost bine caracterizata. Mecanismul care conduce la reorganizarea dinamica a RBM si a factorului de splicing in timpul diferitelor stadii ale spermatogenezei nu este deplin cunoscut. Exista 2 proteinkinaze specifice asemanatoare proteinelor SR, SRPk1 si SRPK2, care promoveaza redistribuirea factorilor de splicing din aglomerarile (speakles) nucleare in citoplasma. SRPK2, spre deosebire de SRPK1, este inalt exprimata in testicule, fiind posibil ca mobilizarea RBM din depozite spre nucleoplasma sa fie datorata fosforilarii SRPK2. Se poate ca, izoforme multiple RBM, detectate prin Western blot, sa corespunda unor populatii cu localizare nucleara diferita, si care pot reflecta in schimb modificari post-transcriptionale diferite ale acestei proteine. Fosforilarea substraturilor specifice poate juca astfel un rol semnificativ in spermatogeneze, precum si in controlul ciclului celular, diferentiere si dezvoltare. Fosforilarea reversibila a proteinelor SR in celulele inferctate cu adenovirus, pe calea transductiei semnalelor comune, este capabila sa regleze splicing-ul alternativ, intarind astfel aceasta ipoteza.

DAZL este o proteina specifica celulelor germinale fiind exprimata in timpul stadiilor diploide ale spermatogenezei, de la spermatogonie la spermatocite, dar si in ovocit (acolo

7

Page 8: ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

FLORINA RAICU, IONELA MOANTA, GABRIELA BORDEIANU, POMPILIA APOSTOL, L.POPA, D. CIMPONERIU

fiind cantonata la nivelul zonei pellucida). In contrast cu RBM, DAZL nu este prezenta la nivelul nucleului, ci in citoplasma celulelor germinale de la embrion si pana la adult.

Localizarea citoplasmatica implica o functie complet diferita pentru DAZL in metabolismul ARN. Translatia intarziata a subseturilor specifice de ARNm, prin sechestrarea in citoplasma a proteinelor specifice de legare la ARN, este un mecanism reglator cunoscut a juca un rol foarte important in timpul spermatogenezei si ovogenezei. DAZL este necesara pentru supravietuirea celulelor germinale si dezvoltarea gonadelor la ambele sexe. Acest lucru contrasteaza cu situatia de la Drosophila la care , omologul DAZL, boule, este necesar pentru ciclul celular meiotic in cursul spermatogenezei, dar nu si al ovogenezei. De asemenea, DAZL are functii separate in gonadele embrionului si cele ale adultului.

Bibliografie1. Page, D.C., (1997), Functional coherence of the human Y chromosome, Science, 278,

675-680 2. Page, D.C., (1997), Expression of DAZ, an azoospermia factor candidate, in human

spermatogonia, Am. J. Hum Genet 60, 237-241 3. Ruggiu, M., (1999), Y bind RNA for spermatogenesis?, International Journal of

Andrology, 22: 19-274. Venables, J.P., (1999), The roles of RNA-binding proteins in spermatogenesis and

infertility, C.O. in Genetics & Develop., 9: 346-3545. Affara, N., (2001), The role of the Y chromosome in male infertility, Expert Reviews in

Molecular Medicine, Cambridge University Press.6. Tiepolo, L. and Zuffardi O. (1976), Localization of factors controlling spermatogenesis

in the nonfluorescent portion of the human Y chromosome long arm, Hum Genet 34, 119-124

7. Reijo, R. et col. (1995) Diverse spermatogenic defects in humans caused by Y chromosome deletions encompassing a novel RNA-binding protein gene. Nat Genet, 10, 383-393,

8. Ma, K. et al., (1993), A Y chromosome gene family with RNA-binding protein homology: candidates for the azoospermia factor AZF controlling human spermatogenesis. Cell, 75, 1287-1295

9. Elliott, D.J. et col., (1996), An RBM homologue maps to the mouse Y chromosome and is expressed in germ cells, Hum Mol Genet 5, 869-874

10. Elliott, D.J. et col., (1997), Expression of RBM in the nuclei of human germ cells is dependent on a critical region of the Y chromosome long arm, Proc Natl Acad Sci U.S.A., 94, 3848-3853

11. Elliott, D.J. et col., (2000), A mammalian germ cell-specific RNA-binding protein interacts with ubiquitously expresed proteins involved in splice site selection, Proc Natl Acad Sci U.S.A., vol.97, no.11, 5717-5722

12. Delbridge, M.L. et al., (1997), A human candidate spermatogenesis gene, RBM1, is conserved and amplified on the marsupial Y chromosome, Nat Genet, 1997, Apr. 15 (4): 411

13. Mazeyrat, S. et al., (1999), RBMY evolved on the Y chromosome from a ubiquitously transcribed X-Y identical gene, Nat Genet 22, 224-226

14. Cooke, H.J. et al., (1996), A murine homologue of the human DAZ gene is autosomal and expressed only in male and female gonads, Hum Mol Genet 5, 513-516

15. Ruggiu, M. et al., (1997), The mouse Dazla gene encodes a cytoplasmic protein essential for gametogenesis, Nature 389, 73-77

8

Page 9: ROLUL PROTEINELOR DE LEGARE LA ARN IN ...

Rolul proteinelor de legare la ARN in spermatogeneza si infertilitatea masculina

16. Siomi, H and Dreyfuss, G., (1997), RNA- binding proteins as regulators of gene expresion, C.O. in Genetics & Develop., 7: 345-353

9