Cuando el gen correcto se expresa de la manera correcta en la población correcta de células madre, el cerebro del ratón en desarrollo puede exhibir características similares a los primates. En un artículo publicado el 7 de agosto en la revista Open Access PLOS Biología , investigadores del Instituto Max Planck de Biología y Genética Celular Molecular MPI-CBG lograron imitar la expresión sostenida del factor de transcripción Pax6 como se ve en el cerebro humano en desarrollo, en células progenitoras corticales de ratón. Esto alteró el comportamiento deestas células a una que es similar a la de los progenitores en el desarrollo de la neocorteza de primates. En consecuencia, los progenitores de ratón generaron más neuronas, un requisito previo para un cerebro más grande.
La neocorteza consiste en diferentes tipos de progenitores, pero una clase particular, los progenitores basales, se comportan de manera diferente en animales de cerebro pequeño como los ratones que en animales de cerebro grande como los humanos. En humanos, los progenitores basales pueden sufrir múltiples rondas dedivisión celular, lo que aumenta sustancialmente el número de neuronas y, en última instancia, el tamaño de la neocorteza. En los ratones, estos progenitores generalmente experimentan solo una ronda de división celular, lo que limita el número de neuronas producidas. Una causa potencial subyacente a esta diferencia en la capacidad proliferativa de los basaleslos progenitores podrían ser la expresión diferencial de Pax6 entre especies. Los progenitores basales de ratón, en contraste con los humanos, no expresan Pax6. "Teníamos mucha curiosidad por ver qué pasaría si tuviéramos que cambiar el patrón de expresión de Pax6 en el desarrollo del cerebro del ratón aimita lo observado en animales de cerebro grande ", dice Fong Kuan Wong, estudiante de doctorado en el laboratorio de Wieland Huttner y primer autor del estudio.
Para este fin, otro estudiante de doctorado en el laboratorio, Ji-Feng Fei, generó una nueva línea de ratón transgénico. Esta línea proporcionó la base para alterar la expresión de Pax6 en el linaje de células madre corticales de modo que se sostenga en basalprogenitores. Luego, los investigadores introdujeron el gen Pax6 en las células madre de estos ratones. Sorprendentemente, mantener la expresión de Pax6 en los progenitores basales de ratones aumentó su capacidad para experimentar múltiples rondas de división celular, como se observa típicamente en los primates. Esto no solo amplió el tamaño dela población progenitora basal de alguna manera recuerda a lo que se ve en animales de cerebro grande. También resultó en un aumento de las neuronas corticales, en particular las de la capa superior, otro rasgo característico de una neocorteza expandida.
"La expansión evolutiva de la neocorteza es un sello distintivo de las especies con funciones cognitivas superiores. Nuestros hallazgos contribuyen a nuestra comprensión de los mecanismos moleculares que subyacen a esta expansión", explica Wieland Huttner, líder y director del grupo de investigación en el MPI-CBG.Si bien los hallazgos demuestran cómo alterar la expresión de un solo gen clave puede hacer una gran diferencia en el desarrollo del cerebro, un desafío futuro será obtener una visión integral e integrada de todos los cambios moleculares que hicieron que nuestros cerebros fueran grandes.
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Materiales proporcionados por PLOS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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