Las células germinales –las encargadas de producir óvulos y espermatozoides– son verdaderos viajeros en el tiempo a nivel celular, conectando el pasado, el presente y el futuro de las especies que se reproducen sexualmente. Para generar óvulos y espermatozoides funcionales, estas células deben preservar su integridad genética y citoplasmática, lo que requiere estrategias de desarrollo únicas (Cinalli et al., 2008). En una amplia gama de especies, las células germinales femeninas se dividen para formar quistes germinales, en los que las células están conectadas por estructuras denominadas canales en anillo. Estudios previos sugieren que esta disposición ayuda a coordinar las decisiones sobre el destino de las células germinales, el transporte citoplasmático y diversos otros procesos (de Cuevas et al., 1997).
Solo un pequeño subconjunto de las células dentro de un quiste germinal madura en oocitos, que dan origen a óvulos fertilizables. Las células restantes, denominadas ‘células nodriza’, proporcionan citoplasma, orgánulos y componentes moleculares esenciales para el crecimiento del oocito. Descrito por primera vez hace más de un siglo en estudios histológicos de insectos, un orgánulo especializado llamado fusoma se extiende a través de los canales en anillo (Lin et al., 1994). El fusoma desempeña un papel fundamental en la determinación de si una célula se convierte en un oocito, organizando la red de microtúbulos dentro del quiste (Grieder et al., 2000), manteniendo las interconexiones entre células (Snapp et al., 2004) y garantizando el transporte polarizado de diversos orgánulos y componentes citoplasmáticos (de Cuevas and Spradling, 1998).
Se han identificado estructuras similares al fusoma en diversos organismos, como Hydra, C. elegans, Drosophila y Xenopus, lo que indica una profunda conservación evolutiva. Entre estos, la composición y función del fusoma se han estudiado con mayor detalle en Drosophila, a través de una combinación de inmunofluorescencia, microscopía confocal y obtención de imágenes de células vivas (de Cuevas and Spradling, 1998; Grieder et al., 2000; Lighthouse et al., 2008; Lin et al., 1994; Snapp et al., 2004). En Drosophila, el fusoma tiene una estructura ramificada y está compuesto por vesículas derivadas del retículo endoplásmico y una densa red de proteínas cruciales para la especificación del oocito (Figura 1A). A medida que el quiste crece, el fusoma se ramifica y se distribuye asimétricamente, marcando el futuro oocito y dirigiendo el transporte polarizado de orgánulos y componentes citoplasmáticos.
(A) In Drosophila, oocytes are formed in a part of the ovary called the germarium. This region contains cells called terminal filaments (dark pink), cap cells (pale pink), germline stem cells (green), cystoblast cells (beige), and germline cysts that can contain two, four, eight or sixteen cells. The cysts with four or more cells also contain a thick, branched organelle called the fusome (purple). In Drosophila the fusome contains alpha-spectrin (lime green) and other spectrin proteins (top right), and large numbers of ER cisternae (orange; bottom left) that connect the cells in the cyst. On the right, fifteen nurse cells (beige) support the development of the oocyte (dark blue). (B) Within mouse germ cells (beige), fusomes (brick red) are branched and asymmetric. In contrast to Drosophila, the mouse fusome is highly enriched with Golgi membranes (cyan; bottom left), which is consistent with high levels of protein secretion during the development of germ cell cysts in mammals. Pard3 (dark green), a protein involved in asymmetric cell division and polarized growth, also localizes around the asymmetric fusomes. ER: endoplasmic reticulum. Created with BioRender.com.Comparing the fusome in Drosophila and mice.
Trabajos previos han demostrado que las hembras de ratón producen quistes germinales (Pepling and Spradling, 2001), pero no estaba claro si las células germinales de los mamíferos también poseen una estructura similar al fusoma. Ahora, en eLife, Madhulika Pathak y Allan Spradling del Carnegie Institute for Science presentan evidencia convincente de la presencia de fusomas en los quistes germinales del ratón (Pathak and Spradling, 2025). Estos fusomas están enriquecidos con membranas de Golgi, retículo endoplásmico, vesículas endosomales y microtúbulos (Figura 1B). Pathak y Spradling demuestran que el fusoma del ratón es una estructura dinámica que se forma a principios del desarrollo del quiste y, a menudo, se enriquece asimétricamente en futuros oocitos. Además, los fusomas del ratón se asocian con Pard3, una proteína involucrada en la división celular asimétrica y el crecimiento polarizado, lo que es consistente con la idea de que los fusomas ayudan a dirigir la polaridad del quiste en diferentes especies de animales.
A pesar de estas similitudes, existen diferencias importantes entre el fusoma del ratón y el de Drosophila. Este último contiene un robusto andamio citoesquelético basado en espectrina que confiere estabilidad mecánica y rigidez estructural, mientras que la alfa-espectrina ayuda a regular la división y diferenciación de las células del quiste (de Cuevas et al., 1996).
Por el contrario, el fusoma del ratón carece de alfa-espectrina y, en cambio, muestra una mayor asociación con la maquinaria de tráfico de Golgi y endosomas. Esta divergencia probablemente refleja las demandas específicas de cada especie en cuanto al procesamiento de proteínas, el transporte de membranas y la regulación metabólica durante el desarrollo del oocito.
Es notable que el fusoma del ratón probablemente desempeñe un papel importante en el control de la calidad de los orgánulos, las proteínas y otras macromoléculas dentro del quiste. Los compartimentos asociados al fusoma están enriquecidos con proteínas involucradas en la respuesta a proteínas mal plegadas, marcadores lisosomales y proteínas relacionadas con el proteasoma. Esto sugiere que el fusoma del ratón puede servir como un centro para la degradación selectiva de proteínas y la renovación lisosomal de las células nodriza remanentes. Al dirigir preferentemente orgánulos y macromoléculas de alta calidad hacia el oocito, el fusoma garantiza que la siguiente generación comience la vida con componentes citoplasmáticos rejuvenecidos. Estos nuevos descubrimientos subrayan la notable conservación de la biología de la línea germinal a lo largo de 500 millones de años de evolución.
La identificación de un fusoma funcional en ratones plantea importantes interrogantes. Por ejemplo, los mecanismos por los cuales los fusomas contribuyen a la rejuvenecimiento de las células germinales aún no se comprenden bien. Los esfuerzos futuros podrían revelar cómo el transporte mediado por el fusoma se intersecta y coordina con las vías involucradas en el control de calidad de las mitocondrias, la proteostasis y la remodelación metabólica. Además, explorar hasta qué punto los quistes germinales en otros mamíferos, incluidos los humanos, tienen estructuras similares al fusoma –y la posibilidad de que su disfunción contribuya a la infertilidad o a la disminución relacionada con la edad de la calidad de los oocitos– sigue siendo un trabajo importante para el futuro. Una mejor comprensión de la biología del fusoma de los mamíferos podría tener importantes implicaciones clínicas en la medicina reproductiva e inspirar nuevas estrategias para preservar la fertilidad, mitigar el envejecimiento reproductivo y mejorar la calidad de los oocitos para las tecnologías de reproducción asistida, como la fertilización in vitro.
