Famiglia Gene trovato a svolgere ruolo fondamentale nelle prime fasi di sviluppo

Aprile 25, 2016 Admin Salute 0 5
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Gli scienziati hanno identificato una famiglia di geni che svolge un ruolo chiave in una delle prime fasi di sviluppo in cui un embrione distingue suo lato sinistro dalla destra e determina come gli organi devono essere posizionati all'interno del corpo. La scoperta in topi probabilmente porterà ad una migliore comprensione di come alcuni difetti di nascita si verificano negli esseri umani.

Lo studio è pubblicato nel 24 gennaio 2010, anticipo numero online della rivista Nature Cell Biology.

"Avere chiara conoscenza dello sviluppo embrionale e come alcuni processi di sviluppo possono andare storto è indispensabile per comprendere le cause dei vari tipi di difetti alla nascita dell'uomo, che possono eventualmente aiutarci escogitare modi per correggere quei difetti", ha detto Anthony Wynshaw-Boris, MD , PhD, capo della genetica medica dell'Ospedale UCSF bambini e un co-autore senior dello studio.




In questo studio, il team di ricerca costruito su lavoro precedente che ha scoperto il meccanismo all'interno dell'embrione responsabile di specificare i suoi lati destro e sinistro - un processo chiamato sinistra-destra rottura di simmetria. Che la ricerca, condotta da genetista Hiroshi Hamada, MD, PhD, e colleghi dell'Università di Osaka in Giappone, ha mostrato come le proiezioni di coda, come noto come cilia trova sulla superficie delle cellule in una regione embrionale chiamato il nodo genera un flusso a sinistra di fluido al di fuori del embrione, che, a sua volta, consente l'embrione sapere quale sia il sinistro.

In questo lavoro precedente, il gruppo di Hamada scoperto che le ciglia siano in grado di produrre un flusso di fluido verso sinistra perché si trovano verso il retro delle celle nodi e sono inclinati verso la fine della coda dell'embrione. Questo posizionamento unico, accoppiato con moto antiorario battitura circolare del cilia, provoca il flusso verso sinistra e, successivamente, la simmetria sinistra-destra dell'embrione rottura. Secondo i ricercatori, se questo flusso direzionale non è stabilito, organismi in grado di sviluppare con i loro organi interni sul lato sbagliato del corpo, riducendo le possibilità di sopravvivenza.

"Sapendo che il posizionamento del cilia sul nodo è strettamente coinvolto con questa fase chiave di sviluppo embrionale, abbiamo deciso di prendere il nostro lavoro un ulteriore passo avanti per vedere se alcuni geni possono determinare come cilia mantengono questa posizione inclinata," ha affermato Hamada, che è anche un co-autore senior dello studio.

Hamada e Wynshaw-Boris ha deciso di esaminare se una famiglia gene specifico, chiamato "Dishevelled" famiglia di geni, si potrebbe dirigere la migrazione del cilia al lato posteriore delle celle nodo. Dopo aver studiato questo gene famiglia per molti anni, il laboratorio Wynshaw-Boris sviluppato modelli di topo con ciascuno dei tre geni Dishevelled "spento" per studiare le loro funzioni individuali. In tal modo, hanno scoperto che i geni Dishevelled attivare un percorso genetico, chiamato il percorso di polarità planare delle cellule, che aiuta a determinare le informazioni di posizione in cellule e tessuti.

"Ci siamo concentrati sul gene famiglia Dishevelled perché dal nostro precedente lavoro, sapevamo che questi geni sono stati coinvolti nello sviluppo delle cellule ciliate all'interno dell'orecchio interno dell'embrione, e che le strutture ciglia simili ai margini delle cellule ciliate si comportano in modo simile a quelli sul nodo dell'embrione. Tale somiglianza ci ha fatto prendere uno sguardo più da vicino come questo gene famiglia agiva sul corretto posizionamento delle ciglia nodale in questa fase molto precoce dello sviluppo ", ha spiegato Wynshaw-Boris.

Masakazu Hashimoto, uno studente laureato in laboratorio Hamada e il primo autore dello studio, ha monitorato il movimento delle ciglia in embrioni di topi vivi con una fotocamera ad alta velocità collegato ad un microscopio e ha osservato che la posizione del cilia effettivamente cambiato lo sviluppo procedeva. Nelle primissime fasi - prima di sinistra-destra si è verificato rottura della simmetria - cilia erano situati al centro delle cellule del nodo; poi, lo sviluppo progredito, le ciglia gradualmente spostato sul lato posteriore delle cellule.

I ricercatori hanno confrontato le ciglia in normali embrioni di topo a quelle negli embrioni con le versioni mutate di tutti e tre i geni Dishevelled. Essi hanno scoperto che le ciglia negli embrioni mutanti erano smarrito su cellule nodo e quindi in grado di produrre un flusso di fluido verso sinistra.

"Questa scoperta fornisce interessanti informazioni su come siamo costruiti come siamo al più basilare dei livelli: cioè, come possiamo differenziare la nostra parte di sinistra del nostro destra definitiva questo determina come il cuore finisce sul lato sinistro della corpo e il fegato sul lato destro, per esempio, "Wynshaw-Boris aggiunto.

Ulteriori co-autori includono Kyosuke Shinohara, Shingo Ikeuchi, Satoko Yoshiba, e Chikara Menone, tutti Developmental Genetica Gruppo di Osaka University; Jianbo Wang dell'Università della California, San Diego, Dipartimento di Pediatria e Medicina; Shigenori Nonaka dell'Istituto Nazionale del Giappone per la biologia di base; Shinji Takada dell'Istituto Okazaki per integrative Biosciences; e Kohei Hatta dell'Università di Hyogo Graduate School of Life Science.

La ricerca è stata sostenuta da una sovvenzione di base di ricerca per Evolutional Scienza e la Tecnologia del Giappone Scienza e della Tecnologia Corporation e una borsa-in-aiuto del Ministero della Pubblica Istruzione, Cultura, Sport, Scienza e Tecnologia del Giappone, così come sovvenzioni dal National Institutes of Health e March of Dimes.

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