Noves descobertes sobre el control dels patrons de simetria corporal dorsiventral en lʼevolució animal

Els investigadors Emili Saló, M. Dolores Molina i Francesc Cebrià
Els investigadors Emili Saló, M. Dolores Molina i Francesc Cebrià
Recerca
(04/02/2011)

Un equip científic del Departament de Genètica de la Facultat de Biologia ha descobert en les planàries un nou factor ―la proteïna noggin-like — amb un paper clau en la via que controla el patró de simetria corporal dorsiventral en la filogènia animal. La troballa ha estat publicada en un article de la revista Current Biology, signat pels experts M. Dolores Molina, Ignacio Maeso, Emili Saló i Francesc Cebrià, del Departament de Genètica i de lʼInstitut de Biomedicina de la UB (IBUB), i per Ana Neto i José Luis Gómez-Skarmeta, del Centre Andalús de Biologia del Desenvolupament, CSIC.

Els investigadors Emili Saló, M. Dolores Molina i Francesc Cebrià
Els investigadors Emili Saló, M. Dolores Molina i Francesc Cebrià
Recerca
04/02/2011

Un equip científic del Departament de Genètica de la Facultat de Biologia ha descobert en les planàries un nou factor ―la proteïna noggin-like — amb un paper clau en la via que controla el patró de simetria corporal dorsiventral en la filogènia animal. La troballa ha estat publicada en un article de la revista Current Biology, signat pels experts M. Dolores Molina, Ignacio Maeso, Emili Saló i Francesc Cebrià, del Departament de Genètica i de lʼInstitut de Biomedicina de la UB (IBUB), i per Ana Neto i José Luis Gómez-Skarmeta, del Centre Andalús de Biologia del Desenvolupament, CSIC.

La planària (Schmidtea mediterranea), un invertebrat basal amb simetria bilateral, és un model clàssic dʼestudi en els àmbits de la regeneració cel•lular, lʼorganogènesi, els patrons de simetria corporal i la regulació de les cèl•lules mare. En lʼarticle, lʼequip científic descriu un nou factor en les planàries, la proteïna noggin-like, que té una funció agonista en la proteïna morfogènica òssia (BMP), un factor clau en lʼestabliment de lʼeix dorsiventral en els animals. «Hem descrit per primer cop els gens noggin-like, uns factors que no havien estat mai caracteritzats en cap model i que tenen una funció sorprenent: promoure lʼactivitat de les BMP, a diferència de la funció dels gens noggin, que inhibeixen les BMP», explica Francesc Cebrià, investigador Ramon y Cajal. «També mostrem ―continua― que els noggin-like són presents en tota lʼescala filogenètica en vertebrats i invertebrats, i que bàsicament es diferencien dels gens noggin per la presència dʼuna petita inserció aminoacídica en el seu domini funcional». El treball científic també mostra per primer cop com els gens noggin inhibeixen la via de les BMP en les planàries.

 
El treball publicat a Current Biology aporta nous elements per entendre els mecanismes de control dels models dʼorganització tridimensionals en la filogènia animal. «Amb la descoberta dels noggin-like les planàries tornen a tenir protagonisme com a model clàssic dʼestudi que ha preservat mecanismes biològics ancestrals al llarg del procés evolutiu dels éssers vius», explica el catedràtic Emili Saló, director del Grup de Recerca Consolidat de Biologia i Genètica del Desenvolupament de la UB.
 
Lʼestudi presenta, així mateix, altres avenços que amplien la visió sobre una de les vies de control molecular dels patrons de simetria corporal en els animals. Tal com assenyala Francesc Cebrià, «el procés de regeneració de lʼeix dorsiventral en planàries està dirigit per un organitzador dual format per BMP i la proteïna morfogènica antidorsal (ADMP), igual que passa en el desenvolupament de vertebrats com ara la granota Xenopus». En aquest sentit, Cebrià apunta: «Aquest és el primer treball científic que identifica la proteïna ADMP en invertebrats amb una funció equivalent a la dels vertebrats», i conclou: «Tot això ens confirma lʼelevat grau de conservació dʼaquests mecanismes moleculars en lʼevolució biològica».
 
El fet de trobar en les planàries aquesta via compartida amb els vertebrats dóna arguments a favor de lʼorigen ancestral del control de lʼorganitzador BMP/ADMP. Tal com explica M. Dolores Molina, doctoranda del Departament de Genètica i primera autora de lʼestudi, «en Xenopus i en planàries, aquest organitzador BMP/ADMP té la mateixa funció biològica. Ara bé, en invertebrats i vertebrats hi ha una inversió en lʼeix dorsiventral: és a dir, BMP i ADMP indueixen la ventralització en Xenopus i la dorsalització en planàries». Pel que en sabem, tot fa pensar que els mecanismes dʼactivació i inhibició que controlen aquest organitzador en les planàries són similars als descrits en Xenopus, però caldrà investigar molt més per acabar de confirmar les hipòtesis.
 
Les planàries també són un model biològic de referència en el camp de recerca bàsica sobre cèl•lules mare i la seva futura aplicació en medicina regenerativa. A diferència dʼaltres organismes, les planàries mantenen els mecanismes de morfogènesi i formació del patró corporal permanentment actius durant tota la vida. A més a més, conserven una població de cèl•lules mare pluripotents ―els neoblasts―, que permet investigar in vivo els mecanismes de control i proliferació de les cèl•lules mare. Tal com remarca Emili Saló, «prop del 25 % de la població cel•lular en les planàries són cèl•lules mare, que potencialment són tumorals, la qual cosa implica que la regulació de la proliferació dʼaquestes cèl•lules ha dʼestar sota un control estricte». En el futur, caldria investigar amb més profunditat aquestes vies de regulació per millorar el coneixement sobre la diferenciació cel•lular en sistemes més complexos.
 
Més informació:
 
Molina, M. Dolores; Neto, Ana; Maeso, Ignacio; Gómez-Skarmeta, José Luis; Saló, Emili; Cebrià, Francesc. «Noggin and noggin-like genes control dorsoventral axis regeneration in planarians». Current Biology, 2011, doi:10.1016/j.cub.2011.01.016.