Un gen llamado Alx3 bloquea la diferenciación de las células productoras de pigmento en la piel del ratón rayado africano, generando así las características rayas del color claro del ratón, según muestra un nuevo estudio. El mismo gen también determina el patrón de rayas de las ardillas listadas de América del Norte, y los patrones de rayas similares evolucionaron independientemente en estos dos grupos de animales, los investigadores informan en la edición de esta semana de Naturaleza .
Cómo se desarrollan y evolucionan los patrones de color de los animales es una pregunta de larga data en biología del desarrollo. El investigador del HHMI Hopi Hoekstra, de la Universidad de Harvard, estudia el desarrollo y la evolución de los patrones de rayas en ratones salvajes porque estas rayas pueden desempeñar un papel importante para ayudar a los ratones a escapar de los depredadores.Además, los ratones salvajes están estrechamente relacionados con los ratones de laboratorio, para los cuales hay una variedad de herramientas genéticas y genómicas disponibles ". Estamos trabajando en un organismo no modelo que está estrechamente relacionado con un modelo, para que podamos obtener lo mejor deambos mundos ", explicó Hoekstra.
Para investigar cómo el ratón rayado africano consiguió sus rayas, Ricardo Mallarino, un becario postdoctoral en el laboratorio de Hoekstra, observó por primera vez cómo se forman las rayas durante la embriogénesis del ratón. Encontró que las células productoras de pigmento en la piel, llamadas melanocitos, fallarondiferenciarse en regiones que corresponden a la ubicación de la franja de color claro. Los melanocitos que no se diferencian no pueden producir pigmento, lo que conduce a un cabello de color claro.
Para determinar qué genes estaban involucrados, Mallarino y sus colegas utilizaron la secuenciación de ARN para medir todos los genes que se activaron en la piel en la franja de color claro en comparación con aquellos en la piel que creció el cabello oscuro. El equipo identificó un gen llamado Alx3eso se expresó altamente en la franja de color claro pero no en las áreas de cabello oscuro. Cuando compararon la expresión de Alx3 en el ratón rayado africano y en el ratón de laboratorio normal, descubrieron que todos los ratones expresan Alx3 en sus vientres, pero elEl ratón rayado africano también expresa Alx3 en un patrón de rayas en su espalda. "Parece que lo que sucedió es que Alx3 ha sido cooptado de su papel en la fabricación de vientres de colores claros, y ahora se expresa dónde se va a formar la franja,"explicó Hoekstra.
El gen no había estado implicado en la pigmentación antes, por lo que los investigadores no estaban seguros de cómo el gen estaba afectando el color del pelo del ratón. Para averiguarlo, los investigadores realizaron ensayos de unión de proteínas y ADN para identificar las secciones de ADN a las queLa proteína ALX3 podría unirse. Descubrieron que ALX3, un factor de transcripción, se une al promotor y reprime a MITF, un conocido regulador de la diferenciación de melanocitos.
Para seguir investigando la función del gen, los investigadores lo expresaron en exceso y en exceso en ratones de laboratorio y en cultivo celular, respectivamente. Utilizando inyecciones guiadas por ultrasonido, los investigadores introdujeron un lentivirus que transportaba el gen Alx3 en ratones preñados.el virus ingresó a los embriones en desarrollo donde sobreexpresó Alx3 en los melanocitos. En estos embriones, los melanocitos no lograron diferenciarse, lo que provocó una disminución en la síntesis de pigmentos. Por el contrario, en las células donde Alx3 fue derribado utilizando pequeños ARN de horquilla, elLos investigadores encontraron que la síntesis de melanina aumentó, lo que condujo a un aumento en la producción de pigmento.
Para ver si este mecanismo recientemente descubierto que controla el color del pelo del ratón era un fenómeno general, los investigadores recurrieron a la ardilla listada norteamericana, que tiene rayas similares y que está separada evolutivamente del ratón rayado africano por 70 millones de años. Análisis de biopsias de pielde las ardillas mostraron un patrón similar de expresión de Alx3: "El mismo mecanismo ha evolucionado repetidamente en dos linajes con el mismo propósito", explicó Mallarino.
Mirando hacia el futuro, a los investigadores les gustaría entender qué controles donde se expresa Alx3 y si la variación en el momento y la ubicación de la expresión de Alx3 puede explicar la evolución de los nuevos patrones de color en la naturaleza ". El siguiente paso es descubrir qué controles"Expresión de Alx3", dijo Mallarino. "¿Puedes pensar dónde y cuándo se expresa Alx3 para generar una diversidad de patrones de rayas? No sabemos la respuesta, pero eso es algo que nos entusiasma", agregó Hoekstra.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Médico Howard Hughes . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :