Estudio de la regulación de la proliferación y la formación de patrón en el desarrollo del abdomen por los genes Hox Ultrabithorax y abdominal-A de Drosophila melanogaster

Resumen

Los genes Hox son una familia de genes altamente conservados que especifican la identidad segmental a lo largo del eje antero-posterior en todos los organismos bilaterales. Esto los convierte en buenos candidatos para dirigir los mecanismos que regulan el tamaño, la forma y la diferenciación. Por ejemplo, los genes Hox deben controlar la diferente tasa de división celular que tiene lugar en diferentes órganos y coordinarla con los mecanismos que regulan la formación del patrón. Este trabajo se propone analizar el papel de los genes Hox Ultrabithorax y abdominal-A de Drosophila melanogaster en la coordinación de estos procesos. Ultrabithorax se expresa y requiere en el tórax posterior y en el primer segmento abdominal, mientras que la expresión de abdominal-A es necesaria en el segundo segmento abdominal y posteriores. Hemos estudiado cómo se controlan los diferentes comportamientos proliferativos de dos grupos de células de la mosca con diferentes ritmos de crecimiento: el área presuntiva del disco imaginal de ala, que forma el tórax adulto, y los histoblastos, que dan origen al abdomen. Los discos imaginales proliferan principalmente durante el período larvario, mientras que los histoblastos lo hacen durante el período pupal, permaneciendo quiescentes durante la larva. La expresión ectópica de abdominal-A en la región proximal del disco imaginal del ala transforma el tórax en abdomen, pero las células no se dividen como histoblastos sino como células de disco. De forma recíproca, la falta de Ultrabithorax en el primer segmento abdominal hace que las células se desarrollen como torácicas (o como una estructura intermedia entre el tórax y el abdomen), pero los histoblastos no se dividen como las células de disco, sino que permanecen quiescentes. Es decir, en ambos casos la tasa de división celular no corresponde a la estructura que estas células formarán. Los estudios de los genes expresados en el tórax o el abdomen (string, neuralized, wingless, eyegone) apoyan la idea de que en estas transformaciones homeóticas, de abdomen a tórax o viceversa, las células de disco imaginal o los histoblastos, al menos durante el período larvario, no adquieren el patrón característico del segmento que van a diferenciar. Los experimentos de rescate de un fenotipo mutante abdominal-A indican que este gen no se requiere durante el período larvario, sino durante el pupal, para especificar un segmento abdominal; por el contrario, la conversión del tórax al abdomen requiere la actividad de este gen en ambos períodos. Por último, nuestro estudio de la función de los genes Ultrabithorax y abdominal-A ha demostrado que ambos son necesarios para conferir características morfológicas especiales a los histoblastos (forma de membrana, morfología nuclear), y que son redundantes para una función esencial en las células epidérmicas politénicas que rodean los nidos de histoblastos. Nuestro trabajo profundiza en el estudio de los mecanismos por los cuales los genes Hox coordinan la dinámica de crecimiento y la formación de patrón, así como en sus requerimientos temporales para el desarrollo de estructuras adultas.