Especificación de los primordios endocrinos de drosophila y búsqueda de genes implicados en su desarrollo

Resumen

La glándula anular es el principal órgano endocrino de Drosophila, formado por tres órganos independientes: el Corpora Allata (CA), las Glándulas Protorácias (GP) y el Corpora Cardiaca. Cada una de estas glándulas está especializada en la síntesis de diferentes hormonas, pero solo el CA y la GP cooperan para controlar la muda y la metamorfosis. La organogénesis del CA y la GP comienza cuando se especifican como primordios endocrinos embrionarios en la maxila y el labio a partir de células epiteliales con expresión del gen ventral veinless (vvl). El primer indicio de especificación diferencial ocurre cuando se inicia la expresión del gen snail (sna), dirigido por un enhancer glandular denominado sna-rg. La expresión de Sna es fundamental para la supervivencia de los primordios endocrinos y para el inicio de una transición epitelio-mesénquima (EMT) que dirigirá su migración hasta su posicionamiento final entorno a la aorta. Anteriormente se ha propuesto que las glándulas evolucionaron a partir de un precursor metamérico, que por divergencia originó dos órganos diferentes; las glándulas endocrinas y las tráqueas. Hoy en día, esta homología se puede ver en la expresión compartida del gen vvl activado a través de un enhancer común, pero también en el uso de los mismos inputs upstream: los genes Hox y la vía de señalización STAT. Sin embargo, la relación que existe entre estos factores y otros inputs para inducir la especificación glandular era desconocida antes de este trabajo. En esta tesis estudiamos la especificación genética de los primordios endocrinos. Primero mostramos que los genes de polaridad segmental wingless (wg) y hedgehog (hh) definen la región anterior de los segmentos maxilar y labial como el sitio de especificación del CA y la GP. De forma similar a la regulación traqueal, encontramos que Wg ejerce un papel represor y Hh un papel activador. A continuación, mostramos que las dos vías actúan modulando la transcripción de unpaired1 (upd1), el ligando principal de la ruta de señalización JAK/STAT, que controla directamente la activación el enhancer sna-rg. A su vez, los genes Hox cefálicos Deformed (Dfd) y Sex combs reduced (Scr) regulan la supervivencia de los primordios endocrinos de forma independiente a Upd1, aunque también activan a sna-rg a través de la transcripción de upd1, ubicando a JAK/STAT en el centro de la especificación glandular. Sin embargo, la mutación en Dfd y Scr no elimina completamente la expresión de sna-rg, lo que indica que un activador independiente debe estar involucrado. Nuestros resultados demuestran que los mecanismos genéticos de especificación son similares en los primordios endocrinos y traqueales, lo que implica la conservación de los mecanismos reguladores upstream y sostiene la hipótesis de un origen común. La red genética activada downstream de sna es desconocida, pero planteamos que debe haber contribuido a diferenciar los mecanismos migratorios de los usados por las tráqueas, dado que los primordios endocrinos migran a través de EMT y los traqueales manteniendo sus características epiteliales. Para identificar nuevos genes implicados en la migración y el desarrollo de las glándulas, hemos realizado un análisis genético para identificar mutaciones afectando el desarrollo normal de los primordios endocrinos y un análisis molecular para aislar los ARN traducidos de forma diferencial entre los primordios endocrinos y los traqueales.