La proteína ‘Lefty’ refuerza el control del desarrollo embrionario

La investigadora postdoctoral de Rice, Lizhong Liu, es la autora principal de un estudio que detalla el mecanismo por el cual una proteína conocida como Lefty acciona los frenos cuando los embriones humanos comienzan a diferenciarse en huesos, tejidos blandos y órganos. Crédito: Warmflash Lab

Una proteína conocida como Lefty pisa los frenos a medida que los embriones humanos comienzan a diferenciarse en los huesos, tejidos blandos y órganos que nos forman.

Esta proteína inhibidora es clave durante las primeras etapas de la vida cuando el destino de las células madre embrionarias está determinado por la vía de señalización nodal, según biocientíficos de la Universidad de Rice.

Los experimentos del laboratorio de Aryeh Warmflash de Rice y dirigidos por la investigadora postdoctoral Lizhong Liu han visualizado por primera vez el mecanismo por el cual Nodal y Lefty interactúan para especificar el futuro plan corporal del embrión en un mamífero.

Sus resultados aparecen en la revista de acceso abierto. Comunicaciones de la naturaleza.

El estudio muestra no solo cómo las moléculas de señalización de Nodal, conocidas como morfógenos, son controladas por Lefty, sino también que las proteínas de Nodal pasan directamente de una célula a otra, lo que desencadena la transcripción de nuevos Nodal por parte del receptor. Al mismo tiempo, una onda de transcripción de Lefty se activa transitoriamente en las células cuando reciben un nodal por primera vez, lo que regula la velocidad de la onda.

“Básicamente, mostramos que, en lugar de gradientes de formación de proteínas e instrucciones para que las células se conviertan en diferentes tipos de células, las moléculas involucradas no se difunden en absoluto”, dijo Warmflash. “En cambio, las células transmiten la señal para que cada célula produzca la señal y la pase a su vecina, lo que hace que la vecina la produzca y así sucesivamente. Es como un juego de teléfono”.

El modelo experimental único desarrollado por Warmflash y su equipo durante muchos años les permite ver las primeras etapas de gastrulación, durante las cuales ocurren las etapas iniciales de diferenciación. Las colonias circulares de células no se parecen a los embriones y siguen una ética establecida, pero las células se comunican y reaccionan de manera realista a medida que se diferencian en tres capas germinales características: el ectodermo, el mesodermo y el endodermo, desde el centro hacia el borde.

Pero, en realidad, visualizar la proteína Nodal ha sido, hasta ahora, un problema. Para el nuevo estudio, Liu encontró una manera de agregar etiquetas fluorescentes a la proteína Nodal que no comprometió la gastrulación de ninguna manera.






Crédito: Universidad de Rice

“Necesitábamos asegurarnos de que la etiqueta fluorescente no afectara la función”, dijo Liu, quien dedicó dos años a encontrar una solución. «Debido a que la etiqueta es tan grande, esencialmente la mitad de la molécula combinada con la proteína Nodal, no sabíamos si iba a afectar la secreción (por las células) o la difusión».

Una vez que se aseguró que la etiqueta era benigna, el laboratorio comenzó a rastrear la progresión de Nodal por hasta 42 horas en varias configuraciones de la colonia y con o sin las dos variantes humanas de Lefty. Descubrieron que sin la presencia de Lefty, la difusión nodal hacia el centro de la colonia progresaba mucho más rápido.

Liu dijo que la capacidad de rastrear proteínas individuales en un sistema de mamífero podría conducir a descubrimientos sobre los mecanismos por los cuales el morfógeno y su inhibidor reclaman sus territorios.

Tradicionalmente, se cree que surgen patrones porque algunas proteínas se difunden más rápido que otras, dijo Liu. La actividad local de Nodal podría causar la producción de Lefty, que se difunde más allá de Nodal y limita la señal a un territorio de un tamaño particular, una teoría que dijo que no ha sido probada rigurosamente.

Para sorpresa de los investigadores, la observación directa de moléculas endógenas no mostró signos de difusión Nodal. En cambio, la onda que se mueve hacia adentro es el resultado de nuevas proteínas nodales producidas por cada célula que luego provoca que su vecina haga lo mismo.

El laboratorio pudo demostrar que esto es esencial para la ola al crear células que carecen de la proteína Nodal. Estas celdas podrían recibir la señal pero no pasarla a sus vecinos.

Los investigadores también encontraron que, si bien Lefty no se difundió en sus experimentos de gastrulación, puede moverse en un rango mucho más largo en otros contextos.

“Queremos entender qué determina la difusividad de las proteínas Lefty de una manera dependiente del contexto”, dijo Liu. “¿Es porque las dos variantes de Lefty humano muestran diferentes patrones de difusividad y expresión? Es un desafío responder a esta pregunta, porque son muy similares tanto a nivel de ADN como de aminoácidos. Tendremos que encontrar una manera de distinguirlos.

“Otra cosa que nos interesa es saber cómo cooperan Nodal y Lefty con otros cofactores para definir el eje del cuerpo”, dijo. “¿Dónde está la cabeza, dónde está la cola, dónde están los lados izquierdo y derecho? Sabemos que Nodal trabaja con co-receptores para hacer esto en el pez cebra, pero en células de mamíferos superiores, el co-receptor podría ser fundamentalmente diferente”.


Las señales de los embriones toman múltiples caminos


Más información:

Lizhong Liu et al, Nodal es un morfógeno de corto alcance con actividad que se propaga a través de un mecanismo de retransmisión en gastruloides humanos, Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-28149-3

Proporcionado por
Universidad de arroz


Citación:
La proteína ‘Lefty’ refuerza el control del desarrollo embrionario (25 de enero de 2022)
consultado el 26 de enero de 2022
de https://phys.org/news/2022-01-lefty-protein-tightens-embryonic.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, no
parte puede ser reproducida sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.

READ  Informe de cohetes: Telescopio Webb listo para lanzar, LOX carece de ralentización de SpaceX

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.