Mini monstruos con múltiples cabezas creadas en el laboratorio.
Mini monstruos con múltiples cabezas creadas en el laboratorio.
Una hidra con muy poca proteína llamada Sp5 desarrolla múltiples cabezas.
(© BRIGITTE GALLIOT, UNIGE)Lo minúsculo, hidra inmortal es un animal de agua dulce que puede regenerar un animal completamente nuevo a partir de la más pequeña astilla de su cuerpo. Por lo general, lo hace perfectamente: un pie, un cuerpo largo y delgado y una cabeza con tentáculos.
Pero con un solo cambio genético, los investigadores pueden crear hidras monstruosas que brotan cabezas completamente funcionales en todo su cuerpo, apropiadas para un animal llamado así por un antiguo monstruo griego que tenía entre seis y nueve cabezas.
Estas hidras de muchas cabezas no son solo un truco de ciencia Loca. Por primera vez, los investigadores han descubierto qué es lo que mantiene bajo control la regeneración de la cabeza de hidra. Los hallazgos podrían informar todo, desde estudios sobre el desarrollo humano hasta la investigación del cáncer.
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Aunque las hidras son animales simples, volver a crecer partes del cuerpo no es un logro menor. Con cada regeneración, el animal tiene que organizar su plano corporal de modo que solo una cabeza termine arriba y solo un pie, o disco basal, brote en la parte inferior. Los investigadores tuvieron algunas de las piezas de este rompecabezas. Sabian el gen Wnt3 Es crucial para impulsar el crecimiento de la cabeza. También sabían que debía haber algún control molecular en Wnt3. Sin esa inhibición, la hidra simplemente crecería cabezas por todas partes. También sabían que un receptor y activador genético en particular, llamado beta-catenina / TCF, se activaban por Wnt3 para iniciar el proceso de crecimiento de la cabeza.
Pero les faltaba el interruptor de "apagado". Sabían que algo tenía que evitar que la hidra creciera cabeza tras cabeza, dijo Brigitte Galliot, profesora de genética y evolución en la Universidad de Ginebra.
Así que Galliot y sus colegas fueron a cazar. Comenzaron con un pariente cercano de hidras, planarios o gusanos planos, que también se regeneran. En el genoma planario, encontraron 440 genes que se vuelven menos activos cuando se bloquean las señales de beta-catenina / TCF, lo que les da un punto de partida para la búsqueda de otros genes involucrados en este ciclo. De esos, 124 también existían en el genoma de la hidra.
El [En fotos: Gusano crece cabezas y cerebros de otras especies]De ellos, solo encontraron cinco genes que son más activos en la parte superior del cuerpo tubular de la hidra y menos activos en su pie, lo que significa que tenían que ser específicos para el crecimiento de la cabeza. Entre esos cinco, buscaron genes que se volvieron cada vez más activos durante la regeneración. Eso dejó tres: Wnt3, Wnt5 y un gen llamado Sp5.
Un cuidadoso balance
El equipo ya lo sabía. Wnt3 y Wnt5 comenzó el proceso de crecimiento de la cabeza. Así que se centraron en Sp5. Pronto descubrieron que la beta-catenina / TCF provoca la actividad de Sp5 - pero Sp5 también reprime las señales beta-catenina / TCF al reprimir Wnt3.
Esto puede sonar un poco extraño, pero era justo lo que buscaban los investigadores: un compuesto que podría poner los frenos en un circuito de retroalimentación por lo demás fuera de control. Para verificar su trabajo, crecieron hidras diseñadas para no expresar el Sp5 gene.
"En 100 [percent] De estos animales se obtiene ectópico. [extra] Cabezas ", dijo Galliot a Live Science." Lo que es realmente asombroso ".
Lo que sucedió, Galliot y sus colegas informaron hoy (19 de enero) en la revista Nature Communications, es que cuando una hidra necesita un nuevo jefe, lanza Wnt3, que se adhiere a la beta-catenina / TCF, que activa una gran cantidad de genes, incluyendo más Wnt3 y Sp5. Sin Sp5, la Wnt3 mantiene el ciclo en marcha, y toneladas de cabezas aparecen en toda la hidra regeneradora. Estas cabezas, dijo Galliot, son totalmente funcionales. Tienen un sistema nervioso y tentáculos y una boca trabajadora.
Cuando Sp5 está en la imagen, como está en la naturaleza, se une a Wnt3, evitando que el activador encuentre y se una a beta-catenina / TCF. En ausencia de Wnt3, beta-catenin / TCF deja de enviar "make a head!" Mensajes, y solo una cabeza crece.
El proceso, dijo Galliot, tiene que ver con el equilibrio entre la activación y la represión. Y ahí es donde las cosas se ponen interesantes. Resulta que Wnt3 no es solo en gusanos planos, hidras y otros animales simples y regeneradores. También está en los mamíferos, incluidos los humanos. El gen parece afectar el desarrollo embrionario, lo que significa que comprender su función podría ayudar a los científicos a comprender qué controla el desarrollo humano temprano. Wnt3 Galliot también dijo que es un motor crucial de algunos tipos de cáncer. Puede ser que Sp5 La manipulación podría detener la proliferación de tales cánceres, dijo.
Ese tipo de investigación médica aún está lejos en el futuro, pero las cabezas salpicadas de tentáculos de la hidra señalan el camino, dijo Galliot.
"Lo que aprendemos de organismos simples como este nos dice qué tipo de prueba podemos hacer en los mamíferos para comprender mejor", dijo. "Nos da una dirección".
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Publicado originalmente en Ciencia viva.
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