Patrones distintivos de procesamiento postranscripcional y generación de nuevas isoformas durante la espermatogénesis

Abstract

La espermatogénesis es un proceso esencial para las especies con reproducción sexuada. Su alteración se encuentra en la base de la infertilidad y otras patologías, como el cáncer testicular. Los estudios a nivel molecular del testículo de mamíferos muestran que es un tejido sumamente complejo, siendo el tejido con mayor número de genes expresados, mayor cantidad de ARNs no codificantes largos (lncRNAs), y mayor tasa de procesamiento alternativo. No obstante, la caracterización de la complejidad transcriptómica durante la espermatogénesis está aún por develarse, en parte debido a la complejidad del testículo, que posee más de 30 tipos celulares diferentes coexistentes. Empleando poblaciones celulares altamente puras de las distintas etapas clave de la espermatogénesis del ratón, hemos generado datos transcriptómicos de alta calidad y con un nivel de confiabilidad sin precedentes, lo que nos permitió identificar 33.000 transcriptos nuevos. Focalizándonos en estudios de procesamiento alternativo, identificamos gran cantidad de variantes de procesamiento nuevas de cada etapa. Muchas de las nuevas variantes poseen alto potencial codificante, generando ya sea probables isoformas no anotadas de proteínas con funciones en importantes procesos espermatogénicos, así como isoformas testículo-específicas de proteínas conocidas en otros tejidos (y en ocasiones notablemente diferentes de éstas). Hemos confirmado la existencia de algunas de estas nuevas variantes de procesamiento, y caracterizado en mayor detalle sus probables isoformas proteicas. Por otro lado, identificamos un gran número de lncRNAs no anotados, diferencialmente expresados en las distintas etapas, al menos parte de los cuales podría desempeñar roles regulatorios en relación con la espermatogénesis. Adicionalmente, encontramos más de 200 genes no anotados con alto potencial codificante, que dirigirían la síntesis de proteínas testiculares estadio-específicas aún no conocidas. Esto nos lleva a pensar que, al poder aislar las poblaciones celulares, somos capaces de detectar genes específicos hasta el momento no descritos. Un estudio detallado de las variantes de procesamiento nos permitió caracterizarlas con respecto a abundancia, tipos de procesamiento alternativo predominante, etc. Por ejemplo, determinamos que los genes codificantes suelen presentar más variantes de splicing que los no codificantes, lo que, sumado a otras evidencias, sugiere que los lncRNAs son más sencillos que los ARNs mensajeros. En suma, este trabajo evidencia que, aún en un organismo tan estudiado como el ratón, cuando se trata de un proceso altamente complejo como la espermatogénesis, existe todavía muchísima variabilidad transcriptómica y variantes de procesamiento específicas por descubrir.