El estudio muestra el papel vital del gen maternal heredado en el revelado embrionario

Un nuevo estudio indica un papel esencial de un gen maternal heredado en el revelado embrionario. El estudio encontró que los zebrafish que no pudieron heredar instrucciones genéticas específicas de la mamá desarrollaron defectos fatales anterior en el revelado, incluso si los pescados podrían hacer su propia versión del gen. El estudio de los investigadores en la Universidad de Princeton fue publicado el 15 de noviembre en el eLife del gorrón.

Cuando los animales femeninos forman las células de huevo dentro de sus ovarios, depositan al mensajero RNAs (mRNAs) - una clase de equipo de instrucción genético - en el citoplasma de la célula de huevo. Después de la fertilización, estos mRNAs maternal suministrados se pueden traducir a las proteínas requeridas para los primeros tiempos del revelado embrionario, antes del embrión puede producir mRNAs y las proteínas sus los propio.

Hace más de treinta años, los investigadores descubrieron que los mRNAs que codifican una proteína llamada Vg1 están depositados en el citoplasma de los huevos de la rana. “vg1 es famoso por ser uno de los mRNAs maternales primero reconocidos,” dijo a Rebecca Burdine, profesor adjunto de la biología molecular en Princeton. “Una gran cantidad de papeles se han escrito en cómo se localiza y se regula este ARN, pero nunca estaba sin obstrucción qué la proteína Vg1 hace real en el embrión que se convierte.”

En el estudio, Burdine y dos estudiantes de tercer ciclo Jose Pelliccia y Granton Jindal utilizaron el gen CRISPR/Cas9 que corregía para quitar Vg1, conocido como Gdf3 en zebrafish. Embriones que no podrían producir ningún Gdf3 sus los propio--pero recibido una porción sana del gdf3 mRNA de sus moldes-madre--convertido perfectamente normalmente. Pero los embriones que no recibieron gdf3 maternal mRNA mostraron defectos importantes a principios de en su revelado, muriendo apenas tres días después de la fertilización.

“Si gdf3 no es suministrado al huevo por el molde-madre, el huevo fertilizado no puede producir dos de los tres tipos mayores de células requeridas para el revelado,” Burdine dijo. “Los embriones faltan todos los [los tipos de la célula conocidos como] mesodermos y endodermo y se van con la piel y algún tejido de los nervios, [que deriven del tercer tipo mayor de la célula, el ectodermos].”

Vg1/Gdf3 es una pieza de la familia TGF-beta de moléculas de la célula-transmisión de señales. Requieren a dos otras piezas de esta familia, Ndr1 y Ndr2, formar el mesodermo y el endodermo temprano en el revelado de los zebrafish. Embriones que faltan la mirada maternal suministrada gdf3 muy similar a los embriones que faltan ambas proteínas, que son análogas a las 1 y 2 proteínas nodales en mamíferos.

Los investigadores encontraron que gdf3 maternal está requerido para que Ndr1 y Ndr2 hagan señales en los niveles necesarios inducir correctamente la formación de células mesodermas y del endodermo en embriones tempranos de los zebrafish. En ausencia de la transmisión de señales gdf3, Ndr1 y Ndr2 se reduce dramáticamente y el revelado embrionario va mal.

La transmisión de señales nodal también se requiere más adelante en el revelado de los zebrafish cuando ayuda a establecer diferencias entre los lados izquierdos y derechos del embrión que se convierte. Hace esto, en parte, dirigiendo la formación de un órgano conocido como vesícula de Kupffer, cuyas ayudas asimétricas de la forma determinan los lados izquierdos y derechos del embrión. Posteriormente, la transmisión de señales nodal induce la expresión de una tercera proteína nodal, llamada southpaw, en un grupo de células mesodermas en el lado izquierdo del embrión.

Para investigar si gdf3 maternal suministrado mRNA también desempeña un papel en de izquierda a derecha modelar, los investigadores utilizaron una serie de trucos experimentales para suministrar embriones suficiente proteína Gdf3 para formar el mesodermo y el endodermo y para sobrevivir hasta los estados avanzados de revelado embrionario.

Según lo predicho, estos embriones mostraron defectos en de izquierda a derecha modelar. Las vesículas de su Kupffer eran anormalmente simétricas en forma, y la expresión del southpaw fue reducida grandemente, sugiriendo que gdf3 también está requerido para la transmisión de señales nodal óptima durante estados avanzados de revelado embrionario. , Sin embargo, gdf3 embrionario parece en esta etapa ser capaz de hacer el trabajo si gdf3 maternal suministrado está ausente.

Nodal y las proteínas Vg1 se saben para atar el uno al otro en la otra especie. “Así, presumimos que las cosechadoras Gdf3 con Ndr1 y Ndr2 para facilitar la transmisión de señales nodal durante el revelado de los zebrafish, actuando como factor esencial en modelar embrionario,” dijo a Pelliccia, un estudiante de tercer ciclo en biología molecular. El co-autor Jindal ganó su Ph.D. en dirigir químico y biológico en 2017.

Al mismo tiempo que Burdine y colegas, dos otros grupos de investigación, llevados por Joe Yost en la universidad de Utah y Alex Schier en la Universidad de Harvard, hicieron conclusión similares en el papel de gdf3 durante el revelado de los zebrafish. “Los tres grupos trabajaron juntos co-para someter y co-publicar en el eLife, permitiendo a los estudiantes implicados a todos consiga el haber para su trabajo duro,” Burdine dijo. “Es un gran ejemplo de cómo la ciencia se debe hacer.”