Inoltre, a differenza di altri tipici fattori di shock termico, che regolano principalmente l'espressione genetica in risposta allo stress, come lo shock termico, l'HSF5 svolge un ruolo specifico nella produzione di germi maschili durante la meiosi in condizioni non di stress.

Nella divisione cellulare eucariotica, l'informazione genomica è equamente distribuita alle cellule figlie durante la mitosi, mentre viene dimezzata durante un tipo specializzato di divisione cellulare chiamata meiosi, necessaria per la produzione delle cellule germinali. Nelle cellule germinali maschili, la formazione degli spermatozoi segue il completamento della meiosi, con molteplici programmi di regolazione genetica.

Tuttavia, i meccanismi che governano la progressione meiotica e gli specifici fattori di trascrizione coinvolti rimangono poco conosciuti, ponendo sfide significative nella medicina riproduttiva, in particolare per quanto riguarda l'infertilità maschile.

Per colmare queste lacune, il professor Kei-ichiro Ishiguro, il professore assistente Ryuki Shimada, e il loro gruppo di ricerca mirano a chiarire i meccanismi che regolano la meiosi maschile che porta alla produzione di sperma, concentrandosi sull'identificazione e sulla caratterizzazione dei relativi fattori di trascrizione. L'articolo è pubblicato sulla rivista Nature Communications .

In uno studio precedente, il team ha identificato un gene interruttore della meiosi MEIOSIN, che attiva l’espressione di centinaia di geni coinvolti nella formazione dello sperma. Tra questi geni, il fattore di shock termico è emerso al centro dell'interesse dei testicoli a causa della sensibilità dei testicoli allo stress da calore, data la loro posizione esterna, che mantiene una temperatura di 3-4 gradi Celsius inferiore alla temperatura interna del corpo di 37 gradi Celsius.

Sebbene i ruoli principali dei fattori di shock termico come HSF1, HSF2, HSF3 e HSF4 siano stati ben identificati, la funzione di HSF5 rimane poco chiara.

"Se HSF5 condivida funzioni simili con altri fattori di shock termico o presenti funzioni completamente diverse pone una domanda intrigante e affrontare questa domanda era l'intenzione originale del nostro studio", spiega il professor Ishiguro.

Sorprendentemente, a differenza degli altri HSF che rispondono allo stress, lo studio ha dimostrato che l’HSF5 svolge un ruolo essenziale nella progressione della profase meiotica nelle cellule germinali maschili in condizioni di non stress. L'HSF5 è necessario per la progressione oltre lo stadio del pachitene durante la spermatogenesi, guidando il programma meiotico verso il completamento e attivando i geni associati alla formazione dello sperma.

Proprio come altri fattori di trascrizione, HSF5 si lega ai promotori del DNA per regolare l’espressione genica. Ciò che distingue HSF5 è la sua specificità target unica. La ricerca ha rivelato che il motivo del DNA riconosciuto per il legame al promotore del gene differisce da quelli legati da altri fattori di trascrizione canonici della famiglia HSF.

Tutti questi risultati sottolineano il ruolo atipico di HSF5 nell'espressione genica durante la profase meiotica nei maschi.

I risultati di questo studio sono stati convalidati attraverso la sperimentazione sui topi, con il riconoscimento cruciale che l’HSF5 è presente anche negli esseri umani. Dato che molte cause alla base dell'infertilità negli esseri umani, soprattutto nei casi di fallimento spermatogenico, rimangono sfuggenti, si prevede che i risultati di questo studio contribuiranno in modo significativo alla comprensione della patogenesi dell'infertilità maschile.

Ulteriori informazioni: Saori Yoshimura et al, Il fattore di trascrizione atipico dello shock termico HSF5 è fondamentale per la profase meiotica maschile in condizioni di non stress, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47601-0

Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura

Fornito dall'Università di Kumamoto