CENTRO DE BIOLOGÍA MOLECULAR SEVERO OCHOACaptura de pantalla 2022 09 14 a las 10.27.10    

Control de la expresión génica, formación de patrón y crecimiento durante el desarrollo de los apéndices

Resumen de Investigación:

La formación de un organismo adulto a partir de un óvulo fertilizado, es un proceso altamente regulado y complejo que requiere de la generación de gran cantidad de células con funciones especializadas que deben ensamblarse en tejidos y órganos. Durante este proceso, denominado morfogénesis, es necesaria la especificación de distintos territorios con identidades celulares especificas que se coordinan para dar lugar a la forma característica de un órgano y a su correcto funcionamiento. La morfogénesis depende, en gran medida, de la regulación en el tiempo y el espacio de la expresión génica y está mediado por un conjunto de factores de transcripción denominados genes selectores. Los genes selectores regulan la formación e identidad de órganos, tejidos y tipos celulares activando un programa de desarrollo específico y su implementación en comportamientos celulares. La proliferación celular, la apoptosis o los cambios de forma de las células son algunos de los procesos que moldean la forma de los órganos.

El mantenimiento funcional de tejidos y órganos depende de la eliminación de las células defectuosas. Aquellas células no especificadas correctamente o con daño en el ADN a menudo se eliminan por apoptosis. El equilibrio correcto entre la proliferación celular y la respuesta apoptótica es esencial para mantener la homeostasis tisular. Defectos en el control y coordinación de estos dos procesos son el sello distintivo de la progresión tumoral.

Nuestro principal objetivo es descifrar los mecanismos moleculares que controlan la especificación celular y la homeostasis tisular durante el desarrollo. Con este fin, utilizaremos el desarrollo de apéndices de Drosophila como nuestro modelo.

Tenemos dos objetivos principales en el laboratorio:

1) Especificación y morfogénesis de los apéndices: Estudiamos cómo se especifican las extremidades de la mosca (patas y alas) en el embrión y cómo se subdividen posteriormente en territorios con diferentes identidades celulares. También investigamos como esta información se traduce en comportamientos celulares para generar la forma final de una extremidad en tres dimensiones. A nivel molecular, un pequeño número de vías de señalización y factores de transcripción se utilizan de manera reiterada a lo largo del desarrollo para especificar y modelar los apéndices tanto en Drosophila como en vertebrados.

En esta imagen se puede observar una reconstrucción 3D de la formación del primordio de ala y halterio (en rojo) en un embrión de Drosophila. En verde se marcan los contornos celulares de las células epiteliales.

 

2) Coordinación entre la proliferación celular y la apoptosis durante la homeostasis tisular. El gen supresor de tumores p53 es un factor clave en la coordinación de las respuestas celulares producidas por diferentes estreses incluido el daño en el ADN. Estas respuestas incluyen la parada del ciclo celular, la activación de los mecanismos de reparación del ADN y, si el daño es demasiado severo, la apoptosis. Defectos en la capacidad de iniciar y coordinar cualquiera de estas respuestas son una de las principales causas del desarrollo del cáncer. En este proyecto, utilizamos Drosophila para estudiar la conexión entre la progresión del ciclo celular y la respuesta apoptótica inducida por el daño en el ADN.

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Figura 1: Secuencia temporal del desarrollo embrionario de Drosophila. Un grupo de células provenientes del primordio de la pata (marcadas en verde) van a dar lugar a parte del primordio de ala (marcado en azul). Los contornos celulares están marcados en rojo.

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Figura 2: La imagen es una composición de una pata silvestre mostrando los pliegues que prefiguran las articulaciones (arriba) y un mutante del gen dysf que carece de pliegues (abajo).  Dlg (amarillo), nucleos (azul) y F-Actina (rojo-blanco).

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Figura 3: Gradación de fenotipos generados por la pérdida de la función sucesiva de los genes de la familia Sp en Drosophila.

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ApellidosNombreLaboratorioExt.*e-mailCategoría profesional
Benchaib CapeloMarian4214436Estudiante
Castellanos AguilarCésar4214436cesar.castellanos(at)cbm.csic.esM3 Predoc.formación
Estella SagradoCarlos415.34402cestella(at)cbm.csic.esE.Científicos Titulares de Organismos Públicos de Investigación
Kelleher LópezInés4214436ikelleher(at)cbm.csic.esM3 Predoc.formación
Rubio CastilloCarlos4214402Estudiante TFM

Publicaciones relevantes:

Colaboradores:

Richard Mann (Columbia University, NYC)

Markus Affolter (Biozentrum, Basel)

Matthew Slattery (Univ. of Minnesota, MN)

Jose Felix de Celis (CBMSO)

Antonio Baonza (CBMSO)

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