investigadores de la Universidad de Oregon usando Drosophila han identificado una hormona esteroide que desencadena una transición vital en el desarrollo temprano del cerebro en el que las células madre neurales cambian de forma adecuada los engranajes para producir diferentes tipos de neuronas.
Su descubrimiento: un avance fundamental para la biología y la neurociencia, y detallado en un artículo publicado el 10 de abril en la revista eLife - también puede arrojar nueva luz sobre el hipotiroidismo materno, una afección humana en la que se produce muy poca tiroides y es peligrosa para las mujeres embarazadas y sus bebés en desarrollo.
En su artículo, el equipo de UO, que también incluía a Brandon Mark, un estudiante graduado en biología, relacionó la hormona ecdisona con una secuencia de expresión génica previamente desconocida Drosophila células madre. La hormona en la mosca de la fruta es esencialmente el equivalente de la hormona tiroidea humana, dijo el autor principal del estudio Mubarak Hussain Syed, un investigador postdoctoral en el laboratorio del coautor Chris Doe.
"Nuestro hallazgo es el primer ejemplo de hormonas que regulan las transiciones de genes sensibles al tiempo durante la neurogénesis, y ofrece ideas interesantes sobre cómo los problemas con la señalización hormonal podrían estar implicados en enfermedades neurológicas", dijo Syed. "Durante la gestación, la deficiencia de la tiroidesla hormona puede provocar defectos neurológicos graves, retraso mental y daño cerebral fetal irreversible ".
La producción normal de tiroides en las personas controla el metabolismo de los alimentos, que, a su vez, regula la temperatura corporal y el ritmo cardíaco. Cuando los niveles de tiroides son demasiado bajos, las mujeres embarazadas corren el riesgo de aborto espontáneo, hipertensión y parto prematuro.
Un feto requiere tiroides de la madre durante las primeras 12 semanas de embarazo, después de lo cual un feto puede producir el suyo. Los bebés nacidos de madres con hipotiroidismo no diagnosticado o no tratado corren el riesgo de tener un desarrollo cerebral deficiente y problemas de aprendizaje.
En las larvas de mosca de la fruta utilizadas en el estudio, la acción de la hormona dependía de la aparición oportuna de su receptor, que aparece en la mitad de la vida larval en las células madre neurales. Esta es una etapa vital donde los cambios en la expresión génica son necesarios para controlarEl número e identidad de las diferentes neuronas requeridas para completar la formación del cerebro.
"Las moscas de la fruta nos permiten estudiar el desarrollo del cerebro en un organismo más simple con un ciclo de vida más corto y un cerebro más accesible, pero que comparte una gran cantidad de información genética con los humanos", dijo Syed, con sede en el Instituto de OU deNeurociencia e Instituto de Biología Molecular, donde trabaja con Doe.
Doe, quien también es un investigador del Instituto Médico Howard Hughes con sede en la UO, fue elegido el 2 de mayo en la Academia Nacional de Ciencias en reconocimiento a su trabajo en el desarrollo celular, incluidas las células madre neurales y el desarrollo del sistema nervioso central enmoscas de la fruta.
Las células madre neurales se dividen para dar lugar a todos los diferentes tipos de células en el cerebro. Cómo lo hacen es un misterio en el que Doe ha pasado años estudiando. El trabajo previo en su laboratorio ha demostrado que las células madre pueden expresar diferentes genes sobrehora de cambiar la identidad de las neuronas que producen.
El desarrollo del cerebro humano comienza durante la tercera semana de gestación, cuando un grupo de células madre conocidas como células madre neurales se asignan para producir todo el cerebro.
"El desarrollo del cerebro humano requiere transiciones similares en el tipo de neuronas producidas por las células madre neurales durante el desarrollo fetal", dijo Doe. "No lograr el complemento completo y diverso de neuronas sería catastrófico para el desarrollo del cerebro".
Tal falla en la transición de la expresión génica puede conducir a una proliferación de células que producen tumores.
"Las células madre neurales de la mosca de la fruta se dividirán con el tiempo para producir más y más diferentes tipos de células cerebrales", dijo Syed. "Una pregunta interesante e importante es cómo se generan todos estos diferentes tipos de células cerebrales? ¿Cómo se genera una neurona?¿Las células madre saben cuándo dejar de producir estas neuronas? "
Utilizando larvas de moscas de la fruta, el equipo de UO buscó determinar la secuencia de la expresión génica y el mecanismo por el cual las células madre neurales cambian de expresar un gen a expresar el siguiente. Al hacerlo, también ayuda a comprender cómo las células madre neurales saben cuándodeja de dividir
Al bloquear la señalización hormonal en las células madre neurales en los experimentos, el equipo de Syed pudo mostrar la importancia de la hormona.
"Al identificar un mecanismo celular mediante el cual la señalización hormonal regula el desarrollo del cerebro, nos acercamos a comprender cómo estos procesos contribuyen a las enfermedades del desarrollo neurológico y neurodegenerativo", dijo Syed.
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Materiales proporcionados por Universidad de Oregon . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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