Las transiciones son un sello distintivo de la vida. Cuando las plantas inactivas florecen en la primavera o cuando un adulto joven ataca solo, hay un cambio en el control. Del mismo modo, hay una transición durante el desarrollo temprano cuando un embrión sufre cambios bioquímicos,Al pasar de ser controlado por moléculas maternas a ser gobernado por su propio genoma, por primera vez, un equipo de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania descubrió en un embrión que la activación de su genoma no ocurre de una vez.sigue un patrón específico controlado principalmente por los diversos tamaños de sus celdas.
Los investigadores publicaron sus resultados esta semana como la portada en Célula del desarrollo .
En un embrión temprano que sufre división celular, el ARN y las proteínas con carga materna regulan el ciclo celular. Los genomas del cigoto, un término para el óvulo fertilizado, están inicialmente en modo de sueño. Sin embargo, en un momento de la vida tempranadel embrión, estos núcleos cigóticos "despiertan" y la expresión de sus genomas toma el control bioquímico sobre el desarrollo posterior del embrión. Pero la forma en que un embrión "reconoce" cuándo someterse a esta transición ha permanecido desconocido.
"Cómo un embrión" transfiere "el control del desarrollo de la madre al cigoto es una pregunta fundamental en la biología del desarrollo", dijo el autor principal Matthew C. Good, PhD, profesor asistente de Biología Celular y del Desarrollo y de Bioingeniería ". Anteriormenteno se apreció que diferentes regiones de un embrión de vertebrado pueden experimentar la activación del genoma en diferentes momentos, o cómo directamente el tamaño de la célula regula el despertar del genoma de un cigoto ".
Se han ofrecido diferentes hipótesis en los últimos 40 años para explicar cómo un embrión discierne cuándo activar el nuevo genoma de células individuales dentro del cigoto, pero fue el equipo de Penn quien logró el mecanismo y respondió a esta pregunta clave.
Utilizando imágenes de células individuales de embriones de la rana con garras africanas Xenopus laevis, descubrieron que el tamaño de la célula era el parámetro clave que rige el inicio de la activación del genoma en los cigotos. Las células deben alcanzar un tamaño umbral para iniciar la transcripción a gran escala desus propias proteínas. Al generar embriones en miniatura, el equipo demostró que los cambios en el tamaño de las células controlan el momento de la activación del genoma.
Los resultados de este estudio tienen una serie de implicaciones importantes para la comprensión básica de cómo se desarrolla un embrión en sus primeros días y para el campo de la biología del desarrollo en general. El equipo de Penn cree que este hallazgo podría afectar la forma en que otros investigadores abordan sus propiosinvestigación sobre la activación del genoma y la detección de factores maternos que son necesarios para controlar la fidelidad del desarrollo embrionario temprano.
"Para obtener nuevos conocimientos, la transcripción cigótica debe medirse a nivel de una sola célula", dijo el primer autor Hui Chen, PhD, becario postdoctoral en el laboratorio de Good. "Este enfoque nos ayudó a no pasar por alto la influencia de la organización espacialde las células de un embrión en la transición materno-cigótica ".
La 'decisión' de iniciar el genoma del cigoto se toma a nivel de células individuales, no de todo el embrión, lo que ha cambiado la visión del equipo de Penn del proceso de desarrollo. "La evolución ha cooptado el tamaño de las células como un mecanismo regulador paracontrolan una transición crítica en el desarrollo embrionario, un paradigma que puede extenderse a otras áreas de la biología en las que el tamaño celular varía ", dijo Good. Él y Chen planean continuar este trabajo midiendo la activación del genoma en peces cebra y ratones para ver si esta nueva perspectivaes cierto en otras especies.
Este trabajo fue apoyado en parte por el Fondo Burroughs Wellcome, la Fundación Charles E. Kaufman, March of Dimes y la Institución Nacional de Ciencias Médicas Generales R35GM12874.
Los coautores de Penn en este documento incluyen a Shawn C. Little, PhD, profesora asistente de Biología Celular y del Desarrollo.
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Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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