Entre sus muchas hazañas extraordinarias, algunos gusanos planos planarios se reproducen arrancando pedazos de sí mismos para regenerar nuevos gusanos. Ahora, los investigadores del Instituto Stowers de Investigación Médica han descubierto que este proceso está controlado por genes Hox, una familia de genes conocida pororquestar aspectos importantes del desarrollo temprano.
El hallazgo, publicado en línea el 18 de noviembre de 2021, en Comunicaciones de la naturaleza , sugiere un nuevo papel 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 roles funcionales en estos contextos adultos no se comprenden bien, según el autor principal Christopher Arnold,Doctor.
"Al descubrir nuevas funciones de los genes Hox, podemos comenzar a abordar la brecha en nuestra comprensión de lo que hacen estos genes en animales adultos, tanto normalmente como en enfermedad", dijo Arnold, científico postdoctoral en el laboratorio de Alejandro Sánchez Alvarado., PhD, director ejecutivo y director científico de Stowers e investigador del Instituto Médico Howard Hughes.
Se puede decir que los genes Hox son algunos de los genes más importantes en la biología del desarrollo. En múltiples organismos, se ha demostrado que estos genes trazan el plano corporal del embrión en desarrollo a lo largo de su eje anterior a posterior, o de la cabeza a la cola."Pero en nuestro sistema, teníamos un enigma porque parecía que ninguno de los genes Hox desempeñaba ningún papel en los gusanos planos", dijo Arnold.
Las planarias asexuales Schmidtea mediterranea que los estudios del Laboratorio Sánchez Alvarado no tienen 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 un extremo a otro.Sin embargo, en 2019, Arnold y sus colegas descubrieron que las planarias en realidad estaban segmentadas.Cuando los investigadores aplastaron los cuerpos de los pequeños organismos con un cubreobjetos, los gusanos planos se separaron en múltiples segmentos regularmente espaciados.
Debido a que uno de esos segmentos coincidía precisamente 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 esoslos defectos afectaron la capacidad del organismo para realizar actos reproductivos en un plato.
Por lo general, cuando un gusano plano 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 alcanza cierto punto.donde, como una goma elástica, se rompe, dejando un pequeño segmento atrás.
Los investigadores demostraron que cinco de los trece genes Hox eran necesarios para que los gusanos hicieran la acción. También descubrieron que dos de estos cinco genes tenían efectos opuestos sobre la segmentación y los comportamientos asociados con la reproducción asexual. Derribar el gen Hox3 produjogusanos con más segmentos de la cabeza a la cola que intentaban reproducirse constantemente, mientras que la eliminación del gen post2b eliminó por completo estos segmentos y comportamientos.
"Habíamos descubierto que los genes Hox no solo funcionaban en animales adultos, sino que también eran necesarios para una actividad exclusivamente animal adulta como la reproducción asexual", dijo Arnold. Los investigadores creen que sus hallazgos indican que muchos de los genes que alguna vez se pensófuncionar solo en el desarrollo embrionario también podría 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 limitada", dijo el autor principal Alejandro Sánchez Alvarado. "Puede que haya muchas más cosas que aún no hemos descubierto, y solo necesitamos mirar en ellugar correcto ". En el futuro, el equipo tiene como objetivo estudiar la reproducción asexual con el fin de revelar nuevos conocimientos sobre los programas de desarrollo subyacentes al crecimiento, el comportamiento y la regeneración de los animales adultos.
Otros coautores incluyen Frederick G. Mann Jr., PhD, Stephanie H. Nowotarski, PhD, Julianna O. Haug, Jeffrey J. Lange, PhD, y Chris W. Seidel, PhD del Stowers Institute y Analí Migueles Lozano delUniversidad de Chicago.
El trabajo fue financiado por el Instituto Médico Howard Hughes, el Instituto Stowers para la Investigación Médica y el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud premio R37GM057260. El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y nono necesariamente representan las opiniones oficiales de los NIH.
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Materiales proporcionado por Instituto Stowers de Investigación Médica . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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