Impaired transcription of human endogenous retroviruses in the sperm with exception of syncytin 1

Background. Human endogenous retroviruses (HERVs), remnants of ancestral infections, represent 8% of the human genome. HERVs are coopted for important physiological functions during embryogenesis; however, little is known about their expression in human gametes. We evaluated the transcriptional levels of several retroviral sequences in human spermatozoa. Methods. We assessed, through a Real-Time PCR assay, the transcription levels of the pol genes of HERV-H, -K and -W families and of env genes of syncytin (Syn)1 and syncytin (Syn)2 in the spermatozoa from 8 normospermic subjects. The entity and distribution of their expressions were compared to values found in white blood cells (WBCs) from 16 healthy volunteers. Results. The level of HERV transcripts was significantly lower in spermatozoa than in WBCs for HERV-H-pol, HERV-K-pol, HERV-W-pol, and Syn2. In contrast, the level of expression of Syn1 in the sperm was similar to that found in WBCs and it was significantly higher than the mRNA concentrations of other HERV genes in spermatozoa. Conclusions. Our findings show, for the first time, the presence of several retroviral mRNAs in the sperm, although in low amounts. The higher concentration of Syn1 suggests that it could play a key role in the fusion process between gametes during fertilization and, perhaps, be involved in embryo development. Further studies could clarify whether aberrant HERV expressions, in particular of Syn1, negatively affect fertilization and embryo growth and whether sperm manipulation procedures, such as cryopreservation, may potentially influence HERV transcription in the human male gamete.

Premessa. I retrovirus endogeni umani (HERV), residui di infezioni ancestrali, rappresentano l'8% del genoma umano. Gli HERV sono cooptati per importanti funzioni fisiologiche durante l'embriogenesi; tuttavia, si sa poco della loro espressione nei gameti umani. Abbiamo valutato i livelli trascrizionali di diverse sequenze retrovirali negli spermatozoi umani. Metodi. Abbiamo valutato, mediante un saggio di PCR in tempo reale, i livelli di trascrizione dei geni pol delle famiglie HERV-H, -K e -W e dei geni env della sincitina (Syn)1 e della sincitina (Syn)2 negli spermatozoi di 8 soggetti normospermici. L'entità e la distribuzione delle loro espressioni sono state confrontate con i valori riscontrati nei globuli bianchi (WBC) di 16 volontari sani. Risultati. Il livello di trascrizione di HERV è risultato significativamente più basso negli spermatozoi rispetto ai globuli bianchi per HERV-H-pol, HERV-K-pol, HERV-W-pol e Syn2. Al contrario, il livello di espressione di Syn1 negli spermatozoi era simile a quello riscontrato nei globuli bianchi ed era significativamente più alto rispetto alle concentrazioni di mRNA di altri geni HERV negli spermatozoi. Conclusioni. I nostri risultati mostrano, per la prima volta, la presenza di diversi mRNA retrovirali negli spermatozoi, anche se in basse quantità. La maggiore concentrazione di Syn1 suggerisce che potrebbe svolgere un ruolo chiave nel processo di fusione tra gameti durante la fecondazione e, forse, essere coinvolto nello sviluppo dell'embrione. Ulteriori studi potrebbero chiarire se le espressioni aberranti di HERV, in particolare di Syn1, influiscano negativamente sulla fecondazione e sulla crescita dell'embrione e se le procedure di manipolazione dello sperma, come la crioconservazione, possano potenzialmente influenzare la trascrizione di HERV nel gamete maschile umano.