Mete la cabeza en el juego: el papel de un gen en el desarrollo craneal
Cascadas moleculares reguladoras propuestas en la capa inicial del cráneo (mesénquima migratorio temprano: EMM) en E11.5 en el ratón de tipo salvaje (a) y el ratón en el que Dlx5 se sobreexpresa en NCC (NCCDlx5: b). ac, activador; en, inhibidor. Crédito: Departamento de Embriología Molecular Craneofacial, TMDU
El desarrollo embrionario de los mamíferos es un proceso extremadamente complejo y preciso. Los eventos moleculares específicos actúan como señales que le dicen a las células del embrión dónde moverse y en qué tipo madurar. Los niveles de expresión de diferentes genes en estas células pueden cambiar en ciertos puntos del desarrollo, lo que ayuda a producir las señales que fomentan la progresión. Ahora, investigadores de la Universidad Médica y Dental de Tokio (TMDU) han utilizado experimentos con ratones para mostrar cómo un gen en particular ayuda a la generación directa de tejidos en la cabeza.
En un artículo publicado en Scientific Reports, un grupo de investigadores de TMDU determinó que la expresión de un gen llamado Distal-less homeobox 5 (Dlx5) ayuda a ciertas células de la cabeza del ratón a madurar y convertirse en células de cartílago, mientras que otras se convierten en células óseas. Esto es fundamental para la formación adecuada del cráneo.
Las células de la cresta neural (NCC, por sus siglas en inglés) han sido un foco reciente de investigación en biología del desarrollo porque pueden hacer la transición a muchos tipos de células, incluidas las neuronas, y aquellas en la región de la cabeza además se diferencian en hueso y cartílago. Los NCC forman una capa inicial que construye la dermis y las meninges en las primeras etapas de desarrollo, luego otro grupo de NCC presente en la región supraorbitaria se convierte en células formadoras de hueso y el dominio celular se expande apicalmente como la capa suprayacente para formar el cráneo para proteger el cerebro. A partir de estas observaciones anteriores, el grupo de TMDU se interesó en cómo el aumento experimental de la expresión de Dlx5 afectaría la diferenciación de NCC.
«Trabajamos con un modelo de ratón para comprender mejor cómo Dlx5 sobreexpresado afecta el desarrollo craneal», dice el líder autor del estudio Tri Vu Hoang. «Usamos un método en el que podíamos forzar niveles de expresión más altos de Dlx5 en los NCC en un grupo de ratones, luego comparamos el desarrollo de su cabeza con ratones que no habían sido modificados genéticamente de esta manera».
Los investigadores primero confirmaron que Dlx5 se estaba expresando en NCC en el moue diseñado como se esperaba antes de examinar la formación de cartílago y hueso craneal en los dos grupos de ratones. Observaron capas mejoradas tanto de hueso como de cartílago en los ratones con una mayor expresión de NCC Dlx5 en comparación con los controles.
«Observamos una respuesta interesante con la sobreexpresión de Dlx5 en los NCC», describe Sachiko Iseki, autor principal. «Los NCC que forman intrínsecamente los tejidos blandos de la capa inicial se transforman en hueso y cartílago en el vértice de los ratones modificados con Dlx5».
El grupo también examinó la expresión de varios genes que promueven el crecimiento de hueso y cartílago en las regiones donde se formaron nuevos cartílagos y huesos. Observaron la regulación positiva de múltiples genes principales para la formación de hueso y cartílago, incluidos -catenina y Pdgfr, los genes óseos se expresaron en la región cercana a la piel y los genes de cartílago cerca del cerebro en los ratones diseñados con Dlx5 que no se observaron en los animales de control. La observación muestra que la capa inicial de tejido blando se transforma en las dos capas diferentes alrededor del momento de la formación del hueso y el cartílago.
«Nuestros resultados arrojan luz sobre el desarrollo temprano de la capa de la cabeza de los NCC en el vértice del ratón; hay dos capas de células que exhiben un potencial diferenciador para el hueso y el cartílago». dice Vu Hoang. «La sobreexpresión de Dlx5 en NCC es una situación artificial en el desarrollo embrionario, pero nos mostró un fenómeno interesante para analizar los mecanismos de desarrollo descubiertos en el vértice de la cabeza».
Este estudio proporciona datos fascinantes que ayudarán a avanzar el campo de la biología del desarrollo hacia adelante. Los investigadores han ayudado con éxito a revelar los complicados mecanismos involucrados en el desarrollo craneal.
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Las mandíbulas de la vida: cómo la exposición a la hipoxia afecta el crecimiento del cartílago de la mandíbula Más información: Tri H. Vu et al, Dlx5-augmentation in neural crest cells revela desarrollo temprano y diferenciación potencial del mesénquima de la cabeza apical del ratón, Scientific Reports (2021). DOI: 10.1038/s41598-021-81434-x Información de la revista: Informes científicos
Proporcionado por la Universidad Médica y Dental de Tokio Cita: Pon tu cabeza en el juego: El papel de un gen en el desarrollo craneal (2021, 14 de abril) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-game-gene-role-cranial.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.