Nuestros cuerpos se ven simétricos, pero la mayoría de los órganos internos tienen forma o posición asimétricas. En los embriones de ratones, un animal modelo que está más cerca de los humanos, los grupos celulares, que son una fuente de órganos, son simétricos, pero se vuelven asimétricos.días después de la fertilización.
Un grupo de investigación de la Universidad de Osaka y la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio, junto con institutos de investigación en colaboración, aclararon el mecanismo de rotación de los cilios ganglionares que determina la asimetría izquierda-derecha del cuerpo y dilucidaron parte de la relación entre la estructura ciliary motilidad ciliar, que tenía poco conocimiento experimental. El logro de este grupo puede conducir a la clarificación de las causas de heterotaxia, bronquitis e infertilidad causadas por la motilidad alterada de los cilios y flagelos.
En ratones, un animal modelo más cercano a los humanos, los cuerpos izquierdo y derecho se determinan 8 días después de la fertilización. Se cree que en este momento, cilios de unos 200 grupos celulares llamados 'nodos' que aparecen en la línea media del cuerpouna protuberancia móvil de 2-5 μm que se proyecta desde el cuerpo celular gira en sentido horario y genera un flujo de líquido hacia la izquierda flujo nodal, que rompe la simetría bilateral de genes que se expresan a la izquierda y a la derecha del nodo y determina la izquierda y la derechaen el cuerpo.
En este momento, se ha establecido la polaridad anteroposterior en los embriones de ratón. El flujo hacia la izquierda se genera mediante una combinación de dos características de los cilios del nodo: inclinación posterior y su rotación en el sentido de las agujas del reloj.
En cuanto a cómo el nodo determina la polaridad anteroposterior de una célula, la participación de las posiciones de señalización de PCP Polaridad Celular Planar se ha informado en los últimos años; sin embargo, el mecanismo de rotación ciliar en sentido horario era desconocido.
En cooperación con el Instituto de Tecnología de Beijing, el Centro de Investigación de Microscopía Electrónica de Ultra Alto Voltaje, la Universidad de Osaka y el Centro RIKEN de Tecnologías de Ciencias de la Vida, Kyosuke Shinohara Profesor Asociado Especialmente Designado, División de Biotecnología y Ciencias de la Vida, Instituto de Ingeniería,Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio y Hiroshi Hamada Profesor, Escuela de Graduados de Biociencias Fronterizas, Universidad de Osaka encontraron tratamiento con Taxol, un medicamento contra el cáncer que estabiliza los microtúbulos, perturbó el patrón de motilidad de los cilios ganglionares.
Normalmente, los microtúbulos de los cilios ganglionares se disponen regularmente cerca de la membrana. Este grupo los examinó con un microscopio electrónico y descubrió que la disposición regular de los microtúbulos estaba alterada en los cilios ganglionares tratados con Taxol.
Este grupo realizó una simulación por computadora de la motilidad ciliar basada en los datos de la tomografía electrónica para aclarar una relación entre la estructura y el patrón de movimiento ciliar y descubrió que cuando la disposición de los microtúbulos se volvía anormal, el patrón de movimiento también se veía alterado.
A partir de estos hallazgos, se descubrió que para que los cilios del nodo hicieran una rotación en una dirección, era necesaria una disposición regular de los microtúbulos.
Los ratones poseen dos tipos de cilios móviles: un cilio nodal sin par central y un cilio móvil con microtúbulos de par central y radios radiales. Los cilios móviles se encuentran en las vías respiratorias, el oviducto y los ventrículos cerebrales.
Este grupo planteó la hipótesis de que el tratamiento con Taxol cambió la estructura de los cilios ganglionares porque no tenían una estructura central para apoyar la disposición de los microtúbulos y verificó la hipótesis.
Primero, el grupo trató los cilios de las vías respiratorias de ratones salvajes con Taxol, pero no se encontraron cambios en su movimiento y estructura ciliar. Luego, el grupo creó ratones que carecían de la proteína de la cabeza del radio radial Rsph4a. El grupo observó el movimiento ciliar de las vías respiratorias.ratones de tipo salvaje, mostraron movimiento plano, pero los cilios de las vías respiratorias en los ratones knockout mostraron rotación en sentido horario como lo hicieron los cilios de los nodos. Finalmente, cuando este grupo trató los cilios de las vías respiratorias de los ratones knock-out con Taxol, la disposición de los microtúbulos se desorganizó debido a Taxolla exposición y la rotación en el sentido de las agujas del reloj cambiaron a rotación aleatoria
A partir de estos hallazgos, se sugirió que los radios radiales desempeñaban un papel de apoyo a la disposición regular de los microtúbulos al conectar los microtúbulos circundantes con la estructura central.
Los nodos cilios necesitan hacer una polaridad LR basada en la información sobre la polaridad anteroposterior en embriones de ratón. Para ello, es necesaria la rotación, no el movimiento plano. Se cree que esta es la razón por la cual se perdió la estructura central duranteel curso de la evolución.
Esta investigación fue presentada en Célula del desarrollo EE. UU. El 26 de octubre de 2015.
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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