Los genes maestros del desarrollo desempeñan un papel en la edad adulta, según un nuevo estudio
Crédito: CC0 Dominio público
Entre sus muchas hazañas extraordinarias, algunos gusanos planos planarios se reproducen arrancándose pedazos de sí mismos para generar nuevos gusanos. orquestar aspectos importantes del desarrollo temprano.
El hallazgo, publicado en línea el 18 de noviembre de 2021 en Nature Communications, sugiere una nueva función de estos genes en la edad adulta. Los genes Hox continúan expresándose en tejidos adultos y están mal regulados en ciertos cánceres humanos, pero sus funciones funcionales en estos contextos adultos no se comprenden bien, según el autor principal Christopher Arnold, Ph.D.
«Al descubrir nuevas funciones de los genes Hox, podemos comenzar a abordar la brecha en nuestra comprensión de lo que estos genes hacen en animales adultos, tanto normalmente como enfermos», dijo Arnold, científico postdoctoral en el laboratorio de Alejandro Sánchez Alvarado, Ph.D. ., Director ejecutivo y director científico de Stowers e investigador del Instituto Médico Howard Hughes.
Los genes Hox son posiblemente algunos de los genes más importantes en la biología del desarrollo. eje anterior a posterior, o de la cabeza a la cola». Pero en nuestro sistema, teníamos un rompecabezas porque parecía que ninguno de los Hox los genes jugaron algún papel en los platelmintos», dijo Arnold.
Las planarias asexuadas (Schmidtea mediterranea) que el laboratorio de Sánchez Alvarado estudia no tienen una etapa embrionaria, son adultos obligados, encerrados en un estado perpetuo de adultez. Y hasta hace poco, parecían carecer de los segmentos anatómicos que los genes Hox suelen establecer para organizar el plan corporal de un organismo de punta a punta. Sin embargo, en 2019, Arnold y sus colegas descubrieron que las planarias en realidad estaban segmentadas. Cuando los investigadores aplastaron los cuerpos de los diminutos organismos con un cubreobjetos, los platelmintos se separaron en múltiples segmentos espaciados regularmente.
Los genes maestros del desarrollo desempeñan un papel en la edad adulta, según un nuevo estudio del Instituto Stowers. Crédito: Stowers Institute for Medical Research
Debido a que uno de esos segmentos coincidía exactamente con la pieza que los gusanos planos reproductores arrancan cuando se propagan, los investigadores sospecharon que los genes Hox desempeñaban un papel en la reproducción asexual. Inhibieron la función de cada uno de los genes Hox y luego observaron cómo esos defectos afectaban la capacidad del organismo para realizar actos reproductivos en un plato.
Por lo general, cuando un platelminto se reproduce asexualmente, comienza anclando su cola a un sustrato sólido, como una roca submarina o una placa de Petri. Luego, se arrastra en la dirección opuesta, ondulando su sección media y estirando su cuerpo hasta que finalmente llega a un punto determinado donde, como una goma bandit se rompe, dejando un pequeño segmento atrás.
Los investigadores demostraron que se requerían cinco de los trece genes Hox para que los gusanos hicieran el trabajo. También descubrieron que dos de estos cinco genes tenían efectos opuestos en la segmentación y los comportamientos asociados con la reproducción asexual. ormas con más segmentos de la cabeza a la cola que intentaban reproducirse constantemente, mientras que la eliminación del gen post2b eliminó estos segmentos y comportamientos por completo.
«Descubrimos que los genes Hox no solo funcionaban en animales adultos, sino que también eran necesarios para un animal exclusivamente adulto actividad como la reproducción asexual», dijo Arnold. Los investigadores creen que sus hallazgos indican que muchos de los genes que alguna vez se pensó que funcionaban solo en el desarrollo embrionario también podrían desempeñar un papel importante más adelante en la salud y la enfermedad de los adultos.
«Puede ser que nuestra definición de lo que hacen estos genes haya sido demasiado estrecho», dijo el autor principal, Alejandro Sánchez Alvarado. «Puede haber mucho más que aún no hemos descubierto, y solo debemos buscar en el lugar correcto». En el futuro, el equipo tiene como objetivo estudiar la reproducción asexual para revelar nuevos conocimientos sobre los programas de desarrollo el crecimiento, el comportamiento y la regeneración de los animales adultos.
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Posible clave para la regeneración encontrada en los orígenes de la planaria Más información: Christopher P. Arnold et al, Los genes Hox regulan el comportamiento reproductivo asexual y la segmentación de tejidos en animales adultos, Nature Communications ( 2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26986-2
Christopher P. Arnold et al, Wnt y TGF coordinan el crecimiento y el patrón para regular el comportamiento dependiente del tamaño, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1478-7 Información de la revista: Nature Communications , Nature