O estudo mostra o papel vital para o gene materna herdado na revelação embrionária

Um estudo novo indica um papel essencial para um gene materna herdado na revelação embrionária. O estudo encontrou que os zebrafish que não herdaram instruções genéticas específicas da mamã desenvolveram defeitos fatais mais cedo durante o processo de desenvolvimento, mesmo se os peixes poderiam fazer sua própria versão do gene. O estudo por pesquisadores na Universidade de Princeton foi publicado o 15 de novembro no eLife do jornal.

Quando os animais fêmeas formam pilhas de ovo dentro de seus ovário, depositam o mensageiro RNAs (mRNAs) - meio um grupo de instrução genético - no citoplasma da pilha de ovo. Após a fecundação, estes mRNAs materna fornecidos podem ser traduzidos nas proteínas exigidas para as fases iniciais de revelação embrionária, antes do embrião pode produzir mRNAs e proteínas do seus próprios.

Mais de trinta anos há, os pesquisadores descobriram que os mRNAs que codificam uma proteína chamada Vg1 estão depositados no citoplasma de ovos da rã. “vg1 é famoso para ser um dos mRNAs maternos primeiramente reconhecidos,” disse Rebecca Burdine, professor adjunto da biologia molecular em Princeton. “Uma riqueza dos papéis foi escrita em como este RNA é localizado e regulado, mas era nunca claro o que a proteína Vg1 faz realmente no embrião se tornando.”

No estudo, Burdine e dois alunos diplomados Jose Pelliccia e Granton Jindal usaram o gene CRISPR/Cas9 que edita para remover Vg1, conhecido como Gdf3 nos zebrafish. Embriões que não poderiam produzir nenhum Gdf3 do seus próprios--mas recebido uma parcela saudável do gdf3 mRNA de suas matrizes--tornado perfeitamente normalmente. Mas os embriões que não receberam gdf3 materno mRNA mostraram defeitos principais cedo sobre em sua revelação, morrendo apenas três dias após a fecundação.

“Se gdf3 não é fornecido ao ovo pela matriz, o ovo fertilizado não pode produzir dois dos três tipos principais de pilhas exigidas para a revelação,” Burdine disse. “Os embriões faltam todos os [os tipos da pilha conhecidos como] mesodermos e endoderme e são saidos com a pele e algum tecido neural, [que se derivam do terceiro tipo principal da pilha, o ectodermes].”

Vg1/Gdf3 é um membro da TGF-beta família de moléculas da pilha-sinalização. Outros dois membros destes família, Ndr1 e Ndr2, são exigidos formar o mesodermo e o endoderme cedo na revelação dos zebrafish. Embriões que faltam o olhar gdf3 materna fornecido muito similar aos embriões que faltam both of these proteínas, que são análogas às 1 e 2 proteínas nodais nos mamíferos.

Os pesquisadores encontraram que gdf3 materno está exigido para que Ndr1 e Ndr2 sinalize a níveis necessários induzir correctamente a formação de pilhas mesodermas e do endoderme em embriões adiantados dos zebrafish. Na ausência da sinalização gdf3, Ndr1 e Ndr2 é reduzido dramàtica e a revelação embrionária vai awry.

A sinalização nodal está exigida igualmente mais tarde na revelação dos zebrafish quando ajuda a estabelecer diferenças entre os lados esquerdos e direitos do embrião se tornando. Faz esta, na parte, dirigindo a formação de um órgão conhecido como a vesícula de Kupffer, cujas as ajudas assimétricas da forma determinam os lados esquerdos e direitos do embrião. Subseqüentemente, a sinalização nodal induz a expressão de uma terceira proteína nodal, chamada southpaw, em um grupo de pilhas mesodermas no lado esquerdo do embrião.

Para investigar se gdf3 materna fornecido mRNA igualmente joga um papel na modelação de direitas, os pesquisadores usaram uma série de truques experimentais para fornecer embriões com bastante proteína Gdf3 para formar o mesodermo e o endoderme e para sobreviver até os estados avançados de revelação embrionária.

Como previsto, estes embriões mostraram defeitos na modelação de direitas. As vesículas do seu Kupffer eram anormalmente simétricas na forma, e a expressão do southpaw foi reduzida extremamente, sugerindo que gdf3 estivesse exigido igualmente para a sinalização nodal óptima durante estados avançados de revelação embrionária. Nesta fase, contudo, gdf3 embrionário parece ser capaz de fazer o trabalho se gdf3 materna fornecido é ausente.

Nodal e as proteínas Vg1 são sabidos para ligar entre si na outra espécie. “Assim, nós supor que as ligas Gdf3 com o Ndr1 e o Ndr2 para facilitar a sinalização nodal durante a revelação dos zebrafish, actuando como um factor essencial na modelação embrionária,” disse Pelliccia, um aluno diplomado na biologia molecular. O co-autor Jindal ganhou seu Ph.D. no planejamento químico e biológico em 2017.

Ao mesmo tempo que Burdine e colegas, outros dois grupos de investigação, conduzidos por Joe Yost na Universidade de Utah e no Alex Schier na Universidade de Harvard, fizeram resultados similares no papel de gdf3 durante a revelação dos zebrafish. “Todos os três grupos trabalharam junto co-para submeter-se e co-para publicar no eLife, permitindo os estudantes envolvidos a tudo obtenha o crédito para seu trabalho duro,” Burdine disse. “É um grande exemplo de como a ciência deve ser feita.”