Las fuerzas mecánicas controlan el destino celular durante la formación del cerebro. El estudio realizado en pez cebra muestra que las células de la frontera del cerebro posterior detectan fuerzas mecánicas para regular el equilibrio entre células madre progenitoras y neuronas diferenciadas.
Descifrando cómo se genera la diversidad celular en el cerebro posterior en desarrollo
Un nuevo trabajo coordinado por el Grupo de Investigación en Biología del Desarrollo de la UPF muestra que durante el desarrollo embrionario del cerebro del pez cebra , las células que se encuentran entre segmentos adyacentes detectan las fuerzas mecánicas generadas durante la morfogénesis para regular el equilibrio entre células madre progenitoras y neuronas diferenciadas. El estudio ha sido publicado en la revista Development .
En los vertebrados, el Sistema Nervioso Central se forma a partir de una estructura embrionaria dividida en tres vesículas cerebrales y la médula espinal. La vesícula cerebral más posterior dará lugar a derivados adultos importantes como el cerebelo y es de donde derivan los nervios craneales que inervan la cara. Durante el desarrollo embrionario, el cerebro posterior se subdivide en siete segmentos, llamados rombòmers donde se generan progenitores neuronales que darán lugar tanto en neuronas motoras como sensoriales.
Han investigado como las células de la frontera son capaces de «sensar» los estímulos mecánicos y transducir-en comportamientos biológicos específicos durante la segmentación del cerebro posterior del pez cebra.
Cristina Pujades, investigadora del Departamento de ciencias experimentales y de la salud de la Universitat Pompeu Fabra (CEXS-UPF).
Durante la segmentación del cerebro posterior, una población específica de células se encuentra en la frontera entre rombòmers. Estas células de la frontera actúan como barrera para que las poblaciones celulares vecinas no se mezclen, envían instrucciones a las células progenitoras del rombòmer adyacente, y actúan como fuente de progenitores y neuronas. Aunque se ha visto que las señales mecánicas están cada vez más implicadas en dirigir el comportamiento celular, hasta ahora no se había demostrado como esto ocurría in vivo .
Ahora, el grupo liderado por Cristina Pujades al Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud ( DCEXS ) de la UPF ha investigado cómo estas células de la frontera son capaces de «sensar» los estímulos mecánicos y transducir-en comportamientos biológicos específicos durante la segmentación del cerebro posterior del pez cebra.
Equipo de investigadores
«Utilizando embriones de pez cebra transgénicos que expresan marcadores fluorescentes bajo el control de señales mecánicas, mostramos que las células de la frontera actúan de hecho como mecanosensors, a través de la actividad de las proteínas Yap / Taz-TEAdir», detalla Adrià Voltes , primer firmante del artículo. Esta actividad se pierde cuando los autores manipulan el citoesqueleto de la actomiosina tanto en embriones enteros como en poblaciones clonales, lo que indica que la vía responde a señales mecánicas de manera autónoma.
Utilizando embriones de pez cebra transgénicos que expresan marcadores fluorescentes bajo el control de señales mecánicas, muestran que las células de la frontera actúan de hecho como mecanosensors.
Por otra parte, la disminución de la actividad de estas proteínas, ya sea de forma condicionada oa partir de la mutación de sus efectores yaz y taz, disminuye el número de células de la frontera que proliferan, sin afectar su diferenciación en neuronas. «Por lo tanto, la actividad de Yap / Taz-TEAdir es esencial para mantener las células de la frontera como progenitores proliferativos y por lo tanto como un nicho de células madre», explica Cristina Pujades.
En conjunto, estos datos muestran que las células de la frontera del cerebro posterior detectan fuerzas mecánicas a través de Yap / Taz-TEAdir para regular la proliferación de progenitores durante la segmentación. «Partiendo de nuestros resultados, proponemos que las fuerzas mecánicas generadas durante el proceso de desarrollo embrionario regulan el mantenimiento de los progenitores y, por tanto, controlan el equilibrio entre la proliferación y la diferenciación de las neuronas», concluye Cristina Pujades.
En el estudio también han participado investigadores de la Universidad Goethe y del Instituto Max Planck de Biología Celular, Molecular y Genética , ambos en Alemania.
Artículo de referencia:
A Vueltas, CF. Hevia, C Engel-Pizcueta, C Dingare, S Calzolari, J Terriente, C Norden, V Lecaudey, C Pujades. Yap / Taz-TEAdir activity links mechanical colas to progenitor cell behavior during Zebrafish hindbrain segmentation. Development, July 2019. doi: 10.1242 / dev.176735.