Función de la ruta de señalización TGFβ/Activina en el control del crecimiento durante el desarrollo en "Drosophila melanogaster"

Abstract

La coordinación entre proliferación y diferenciación celular durante el desarrollo es fundamental para establecer tejidos y órganos funcionales. Los discos imaginales en Drosophila melanogaster ofrecen un sistema modelo in vivo para estudiar cómo se regulan genéticamente estos procesos y cuál es la contribución de las diferentes rutas de señalización celular a esta regulación. En particular, la actividad de la ruta TGFß/Activina se requiere para el control del crecimiento durante el desarrollo y la homeostasis en diferentes organismos. En este trabajo identificamos una función de la ruta en la regulación del ritmo de proliferación celular durante el desarrollo del disco imaginal de ala de Drosophila melanogaster. La ruta se activa de manera generalizada en el disco y su función es necesaria para que el ala alcance su tamaño silvestre. La señalización de TGFß/Activina en este sistema es independiente de la vía BMP, aunque en determinadas condiciones experimentales hemos identificado interacciones entre ambas rutas basadas en la competición por elementos comunes. El análisis de la contribución de los diferentes componentes de TGFß/Activina en el epitelio del ala muestra que los ligandos Actß, Daw, Mav y Myo podrían actuar en combinación para activar la señalización de los receptores. A nivel intracelular, los receptores Babo y Put activan la proteína Smad2, promoviendo su entrada al núcleo para ejercer su función regulando la expresión génica. Mediante distintos ensayos a escala genómica hemos realizado una búsqueda sistemática de genes diana de Smad2 y proponemos una lista de candidatos. El análisis detallado de estos genes permitirá abordar tanto el estudio de los mecanismos transcripcionales mediados por la proteína Smad2, como la contribución de estos genes a su función. La caracterización preliminar de algunos genes diana identificados como posibles mediadores de la actividad de Smad2 revela una relación de la ruta con diferentes aspectos del metabolismo celular. De esta manera, proponemos que la ruta TGFß/Activina en el ala coordina la expresión de grupos de genes, que en conjunto determinan un estado de equilibrio homeostático, que permite a las células del epitelio mantener un ritmo de proliferación adecuado

The coordination between cell proliferation and differentiation during development is essential to establish functional tissues and organs. Drosophila melanogaster imaginal discs provide an in vivo model system to study how these processes are genetically regulated, and how different signalling pathways contribute to this regulation. TGFß/Activin activity is required to control the growth in different organisms during development and homeostasis. In this work have identified a role of the pathway in the regulation of cell proliferation rhythm during wing imaginal disc development in Drosophila melanogaster. The pathway is activated ubiquitously in the disc and its function is required to obtain the correct size of the wing. TGFß/Activin signalling and BMP pathway act independently in this system, although we have identified cross-interactions between them in certain experimental conditions, based in the competition for common components. The analysis of the contribution of different TGFß/Activin components in the wing indicates that Actß, Daw, Mav and Myo ligands could act in combination to activate the receptors. At the intracellular domain, Babo and Put receptors activate Smad2 protein promoting its nuclear translocation to regulate gene expression. The genome wide assays performed in this work provide a list of candidate target genes of Smad2. Further in-depth analysis of these genes will allow the study of the transcriptional mechanisms mediated by Smad2 protein, and the contribution of these downstream genes to its function. A preliminary functional characterization of a fraction of the genes identified as potential mediators of Smad2 activity, reveals a link between the TGFß pathway and different aspects of cellular metabolism. Thus, we propose that TGFß/Activin function in the wing is necessary to coordinate the expression of groups of genes that overall determine the fitness of the epidermal cells, allowing them to maintain the proper proliferation rhythm