23 de octubre de 2006
La Jolla, CA – Tener el corazón en el lugar correcto generalmente significa que está ubicado en el lado izquierdo del cuerpo. Pero la forma en que un embrión perfectamente simétrico se decide por lo que está a la derecha y lo que está a la izquierda ha fascinado a los biólogos del desarrollo durante mucho tiempo. El punto de inflexión llegó cuando se identificó que el latido rotatorio de los cilios, unas estructuras similares a vellosidades presentes en la mayoría de las células, era esencial para el proceso.
Ahora, científicos del Salk Institute for Biological Studies dan un paso atrás e iluminan el proceso molecular que regula la formación de cilios en embriones tempranos de peces. En un estudio publicado en un próximo número de Nature Genetics, el equipo de Salk, dirigido por Juan Carlos Izpisúa Belmonte, Ph.D., profesora en el Laboratorio de Expresión Génica, identificó un nuevo factor que vincula las señales del desarrollo temprano con la función de los cilios y su papel en el control de la especificación izquierda-derecha en peces cebra.
“Cuando alteramos la función del gen *duboraya*, observamos problemas en la formación de cilios, aunque el producto génico en sí no forma parte de la estructura. Esto abre un nuevo campo de investigación”, dice Belmonte.
Las cilias han sido conocidas por los biólogos celulares durante más de cien años. Belmonte está convencido de que estas humildes estructuras, que hasta hace poco han sido ignoradas tanto por fisiólogos como por biólogos moleculares, están listas para ocupar un lugar central en el campo de la biología. Belmonte explica: “Cuando se perjudica la función de las cilias o el flujo de las cilias, se crean problemas sustanciales en todo el cuerpo”.”
Estas simples estructuras en forma de látigo no solo participan de manera crítica en la especificación de la lateralidad izquierda-derecha durante el desarrollo, sino que ayudan a mover fluidos y mucosidad alrededor del cerebro, los pulmones, los ojos y los riñones, y son necesarias para el olfato, la vista y la reproducción. Enfermedades médicas, como la diabetes y la obesidad, se han relacionado con defectos estructurales en la arquitectura o en la función de las cilias. Además, evidencia reciente indica que las cilias pueden tener roles adicionales en el control del desarrollo esquelético y la función cerebral.
Cilios en la superficie exterior de la parte inferior del embrión, un área llamada nódulo ventral en mamíferos, exhiben un movimiento característico de giro que transporta mensajeros químicos hacia el lado izquierdo. Esto crea un gradiente de concentración química que indica a las células madre cómo y dónde desarrollarse. Cuando la función de los cilios se ve afectada, órganos como el corazón, los pulmones y el hígado pueden terminar en el lado equivocado del cuerpo.
Cuando el investigador postdoctoral y autor principal Isao Oishi, Ph.D., buscó genes en el pez cebra involucrados en el patrón de izquierda-derecha de embriones tempranos, esperaba encontrar genes que codificaran componentes de cilios. “En cambio, encontramos un gen de cilio no estructural que influye en la función de los cilios y que, entre otras cosas, causó problemas con el patrón de izquierda/derecha”, dice. Nombró al gen duboraya en honor a la forma de la linterna japonesa duboraya, que adoptan los peces con una versión inactivada del gen a medida que se desarrollan.
Oishi descubrió que la duboraya es necesaria para la formación de cilios completamente funcionales en la vesícula de Kupffer, el equivalente en peces del nodo ventral de los mamíferos. Sin duboraya, los cilios se reducían a tocones cortos, incapaces de crear el flujo en sentido contrario a las agujas del reloj necesario para establecer la izquierda frente a la derecha. La proteína duboraya, encontró, es activada por la frizzled-2, un miembro de la vía de señalización Wnt, altamente conservada, que orquesta las actividades de un gran número de células durante el desarrollo embrionario.
Belmonte explica: “Pudimos demostrar que genes que detectan su entorno externo o interno se comunican con genes estructurales que son responsables de fabricar los cilios y les dicen que batan de una u otra manera. Lo que Isao descubrió es un mecanismo de cómo transmiten información.”
Los investigadores que contribuyeron a este trabajo incluyen a los investigadores postdoctorales Yasuhiko Kawakami, Ph.D., y Carles Callol-Massot, Ph.D., ambos en Salk, y Ángel Raya, M.D., Ph.D., quien anteriormente estuvo en Salk y ahora es coordinador científico en el Centro de Medicina Regenerativa en Barcelona, España.
El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la formación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, M.D., cuya vacuna contra la polio prácticamente erradicó la debilitante enfermedad de la poliomielitis en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un donativo de terrenos de la Ciudad de San Diego y el apoyo financiero de la March of Dimes.
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