La inserción de EGFP en el cromosoma Y de ratón revela una expresión y transmisión inesperada del transgén

Abstract

[ES] Actualmente, son pocos los modelos transgénicos (Tgs) en el cromosoma (chr) Y que se han conseguido diseñar debido a la complejidad que supone introducir un transgén en este chr. El desarrollo del sistema CRISPR-Cas9 ha permitido generar un modelo de ratón denominado YeGFP donde se ha introducido un transgén eGFP entre los genes Uty y Ddx3y del chr-Y. En este trabajo se ha estudiado si el transgén presente en dicho chr se expresa y se transmite de forma similar a los Tgs integrados en otro chr. Para ello, se ha analizado cómo el transgén se expresa durante el desarrollo fetal y en los principales tejidos del adulto, así como su transmisión tanto por fecundación in vivo como in vitro (FIV). Dicho análisis permite clasificar a los ratones en animales con expresión alta, media y baja, estando la metilación de una región CpG del transgén inversamente correlacionada con la expresión. Sorprendentemente, la fluorescencia de estos machos en la piel es tipo mosaico, similar a la observada en las hembras que portan una copia en hemicigosis de un transgén eGFP ligado al X (debido a la inactivación de un chr-X), y muestran herencia clonal del estado activo o inactivo a través de la división celular. Además, los animales muestran una expresión diferencial según el tejido. Por otro lado, al cruzar machos YeGFP con hembras wild type (WT), se produce una transmisión estable de eGFP en la línea germinal masculina sin afectar la proporción de sexos pero inesperadamente, cuando se realiza FIV, el 94 % de los embriones son hembras. Usando el análisis CASA de la cinética de motilidad y el análisis de conglomerados de k-medias, se encontraron diferentes subpoblaciones de espermatozoides (spz) entre YeGFP y WT. Esto sugiere que la motilidad diferencial o la cinética de capacitación podrían ser la razón de la alteración de la proporción de sexos producida por la FIV, y que in vivo, esa diferencia se ve enmascarada debido a que los spz, con o sin eGFP, nadan en grupos dinámicos.

[EN] Nowadays, not many Y chromosome (chr) transgenic models have been designed due to the difficulty of introducing a transgene into the Y chr. CRISPR-Cas9 technology development has allowed to produce a transgenic mouse called YeGFP where an eGFP transgene has been introduced between the Uty and Ddx3y genes of the Y chr. In this work it has been analyzed if the transgene present on that chr is expressed and transmitted similarly as one integrated into another chr. For that purpose, it has been analysed how the transgene is expressed during foetal development and in the main tissues of the adult, and its transmission by both in vivo and in vitro fertilization (IVF). Fluorescence expression analysis allows to classify mice into high, medium, and low expression animals, and methylation analysis of a CpG region of the transgene shows an inverse correlation with this expression. Surprisingly, these males have mosaic green fluorescence in the skin, similar to females carrying one copy (hemizygous) of an X-linked eGFP transgene owing to inactivation of one chr-X and show clonal inheritance of the inactive state through cell division. In addition, a differential expression depends on the observed tissue. On the other hand, after mating YeGFP males with WT females it is found stable male germline transmission of eGFP without affecting the sex ratio of the line but unexpectedly, when it is performed IVF 94% of the embryos are female. Using CASA analysis of motility kinetics and k-means cluster analysis, different sperm subpopulations were found between YeGFP and WT. This suggests that differential motility or capacitation kinetics could be the reason for the sex ratio alteration produced by IVF. This differences are hidden in vivo because sperm, with or without eGFP, swims in dynamic groups.