Estudio de nuevos elementos implicados en la regulación de la apoptosis y la morfogénesis de las articulaciones distales de Drosophila

Resumen

La eliminación selectiva de células por muerte celular programada es un mecanismo fundamental en multitud de procesos morfogenéticos que precisan de reajustes en el número celular para el modelado de los tejidos. Uno de estos procesos es la morfogénesis de las uniones de los tarsos de la pata de Drosophila. La formación de estas articulaciones es un modelo interesante para estudiar cómo una cascada de regulación génica controla diversos procesos relacionados con el papel de la apoptosis y la actividad de los motores celulares en la organización del epitelio. En nuestro trabajo hemos encontrado que, tras la activación inicial de la muerte celular, tanto la GTPasa Rho1 como su factor activador RhoGEF2 se expresan a niveles altos en la región donde se forma el pliegue que pre¿gura la articulación. La cascada génica desencadenada por la activación de Rho1 lleva a la fosforilación de la miosina II en su estado monofosforilado. Ambas proteínas se encuentran activas tanto en las células apoptóticas que delaminan y se extruyen en la parte basal del epitelio como tras esta extrusión. En esta última fase, parece que podría ser crucial para el mantenimiento del pliegue que la miosina II se encuentre en su estado difosforilado. Los dos procesos principales descritos, apoptosis y activación de miosina II, están íntimamente asociados durante la formación del pliegue: por una parte, mostramos que la activación de la GTPasa Rho1 y la miosina II son necesarios para que la muerte celular se produzca en dominios específicos. Por otra parte, hemos visto que si se impide la apoptosis, la distribución y los niveles de expresión de miosina II se ven alterados. La interrelación de estos dos mecanismos, por tanto, es crucial para un desarrollo correcto de la unión intertarsal. En este trabajo estudiamos también el papel en estos procesos del gen zinc finger homeodomain-2 (zfh-2), un gen diana de Notch (N) que codifica un factor de transcripción y se expresa y requiere en las uniones tarsales. Hemos descubierto que este gen tiene un papel determinante en la regulación de la muerte celular, ya que su falta de función promueve la expresión del gen proapoptótico head involution defective (hid) y la activación de la caspasa-3 en los tarsos. zfh-2 también modula la actividad de genes diana de la vía de N como Enhancer of split o big brain, situándose probablemente al final de esta ruta activadora. Además, tanto su ausencia como su presencia en exceso impiden la morfogénesis de los tarsos a varios niveles: regulación génica (vías de N y genes proapoptóticos), control del tamaño (efectos en el crecimiento), y morfología tisular (maquinaria involucrada en el esculpido del pliegue). Por lo tanto, zfh-2 es un intermediario entre la vía de N y los procesos de activación de muerte celular y activación de miosina II. Estos resultados han sido obtenidos tanto en tejido imaginal de disco de pata fijado como en películas que muestran expresión génica y morfogénesis in vivo. Nuestro trabajo describe una red génica que coordina las propiedades mecánicas necesarias para la eliminacion de células por apoptosis, dirigiendo los cambios de morfología celular necesarios para el desarrollo de las uniones tarsales.