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Nuevas luces sobre el control genético de la formación de órganos

Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa han logrado describir cómo se relacionan la regulación genética y los mecanismos celulares que controlan la adquisición de la forma de un órgano gracias al estudio de la Drosophila melanogaster, la mosca del vinagre.

Disco imaginal de pata de Drosophila melanogaster. Parte superior: pliegues epiteliales que prefiguran las articulaciones adultas. Parte inferior: eliminar la función de Dysf impide la formación de los pliegues y de las futuras articulaciones. /UAM-CBMSO

Los resultados se publican en la revista PLoS Genetics.

Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (centro mixto UAM-CSIC) han utilizado el organismo modelo Drosophila melanogaster, la mosca del vinagre, para dilucidar cómo los genes controlan los procesos celulares que determinan la forma de un órgano en desarrollo.

En concreto, Sergio Córdoba y Carlos Estella, los firmantes del trabajo, utilizaron el proceso de desarrollo de las articulaciones de la pata de la mosca para tratar de arrojar luz sobre la relación entre regulación genética y adquisición de la forma, una cuestión central (aunque poco comprendida) en el campo de la biología del desarrollo.
Para los propios autores, más allá de resolver la cuestión particular de cómo se forman las articulaciones de la pata de Drosophila, la relevancia de su trabajo consiste en haber podido unir los procesos de regulación genética y morfogénesis en un contexto de desarrollo.

“Hemos conseguido trazar la formación de las articulaciones desde la subdivisión genética de la pata hasta los comportamientos celulares que esculpen la forma del epitelio, e identificar al gen dysfusion como un elemento fundamental para unir estos dos procesos”.

Origami genético


Las instrucciones que dirigen la formación de los organismos se encuentran codificadas en el genoma. Por tanto, para la adquisición de la forma, el tamaño y la función del organismo, esta información genética debe ser traducida en comportamientos celulares como proliferación, diferenciación y movimientos celulares y de tejidos.

Este proceso de adquisición de forma es conocido como morfogénesis. Una forma muy intuitiva de entender la morfogénesis de los epitelios (capas de células) es comparar este proceso con el origami, el arte de crear figuras a partir de láminas de papel.
En el origami, una serie de instrucciones indican cómo doblar el papel para obtener la figura tridimensional. Del mismo modo, durante la morfogénesis la información genética actúa como las instrucciones que indican la forma que debe tomar el epitelio, a través del control de los distintos procesos celulares –que pueden compararse con los pliegues del papel.

El trabajo utilizó la formación de las articulaciones de la pata de la mosca como modelo debido a que existe un amplio conocimiento sobre la formación de patrón en la pata. En otras palabras, se conocen con un alto nivel de detalle los genes implicados en dar identidad a los diferentes segmentos de la pata y cómo se regula su expresión.

De hecho, el grupo que lidera Carlos Estella publicó en 2014, también en PLoS Genetics, un estudio en el que se identificaba al gen dysfusion (dysf) como factor absolutamente necesario para la formación de las articulaciones de la pata.

En este nuevo estudio, los autores avanzan un paso más allá para describir los elementos controlados por el gen dysfusion que son responsables de dirigir los cambios en la forma de las células para formar los pliegues epiteliales que dan lugar a las articulaciones.

El estudio concluye que la constricción apical mediada por la proteína Rho1, un proceso ampliamente descrito para el cambio de forma de tejidos epiteliales, es controlada por dysf para dar lugar a estos característicos pliegues en el disco imaginal de pata.
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