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H2020

embryonic rosettes — Resultado resumido

Project ID: 657995
Financiado con arreglo a: H2020-EU.1.3.2.
País: Reino Unido
Dominio: Salud

Una pieza más en el rompecabezas de la comprensión del desarrollo embrionario temprano

Los descubrimientos del proyecto financiado con fondos europeos EMBRYONIC ROSETTES podrían poner en entredicho no solo la descripción del desarrollo embrionario que aparece en los libros de texto, sino también los mecanismos que guían a las células hacia sus destinos embrionarios o extraembrionarios.
Una pieza más en el rompecabezas de la comprensión del desarrollo embrionario temprano
Dado que los ratones son genéticamente muy parecidos a los seres humanos, sus embriones han constituido desde hace mucho tiempo un modelo muy valioso para comprender mejor el desarrollo humano. Las fases previas a la implantación del embrión durante el desarrollo del ratón han sido estudiadas con profusión en el laboratorio, sin embargo, no ha ocurrido lo mismo con las fases de la implantación del embrión que, al tener lugar en el útero, han pasado desapercibidas en gran medida.

Para proporcionar una mejor comprensión del desarrollo embrionario, el proyecto ROSETTES EMBRYONIC, financiado con fondos europeos, examinó cómo funciona la infraestructura celular en ratones para regular el conjunto de moléculas de ARN mensajero, conocido como transcriptoma, que controla la diferenciación celular al desencadenar la expresión génica. El proyecto descubrió que la organización del núcleo puede regular de manera diferencial el transcriptoma, lo que favorece el desarrollo de linajes embrionarios (EPI o epiblasto) y extraembrionarios (TE o trofoectodermo), y que en este proceso interviene la enzima CARM1.

Etapas del desarrollo embrionario

La cromatina es una macromolécula constituida por una mezcla de ADN, ARN y proteínas. Esta macromolécula se encuentra en el núcleo de las células de mamíferos y se sabe, gracias a estudios efectuados en embriones de ratón, que su disposición espacial durante la fase de la preimplantación ayuda a activar los genes que determinan el desarrollo del embrión. Estos procesos moleculares incluyen desde la replicación del ADN hasta la transcripción y el procesamiento de ARN.

Después de la fertilización, se forma una estructura denominada cigoto que, tras experimentar varias divisiones celulares, se transforma en el blastocisto. La cromatina macromolecular se reprograma en el embrión tras la fertilización para formar los tres linajes celulares en el blastocisto, a saber: el epiblasto (EPI) pluripotente, que da lugar al futuro cuerpo del animal, las capas de células primitivas extraembrionarias llamadas endodermo (ENP) y el trofoectodermo (TE), el otro tejido extraembrionario que forma la placenta.

Al explicar la idea fundamental del proyecto EMBRYONIC ROSETTES, la doctora Anna Hupalowska, coordinadora del proyecto, señala: «Sabemos que la reorganización nuclear de la cromatina tras la fertilización afecta al destino y desarrollo del embrión; sin embargo, esto nunca se ha estudiado en detalle durante el desarrollo temprano en mamíferos».

El núcleo de las células en los eucariotas superiores (organismos cuyo núcleo está encapsulado dentro de una membrana) contiene múltiples cuerpos subnucleares que participan en diferentes procesos moleculares, que abarcan desde la replicación del ADN a la transcripción y el procesamiento del ARN. Durante los experimentos preliminares del proyecto, el equipo observó un marcado aumento en el número y la actividad de una enzima denominada CARM1, especialmente en la fase de cuatro células del desarrollo embrionario. Esta enzima se acumulaba en unas estructuras características identificadas como «paraspeckles», una clase relativamente nueva de cuerpo subnuclear formada por interacciones ARN-proteína.

La doctora Hupalowska comenta: «El número de paraspeckles que contienen CARM en la fase de cuatro células del desarrollo embrionario está correlacionado con la concentración de la proteína histona H3 metilada, que previamente se ha demostrado que está relacionada directamente con la especificación del destino celular. Esto es un indicador del papel relevante que los paraspeckles también desempeñan en el desarrollo correcto del embrión».

De hecho, el proyecto descubrió que, cuando se modificaba la estructura de los paraspeckles mediante la eliminación de los componentes del núcleo, el desarrollo del embrión se detenía antes de llegar a la etapa de blastocisto.

¿Reescribir los libros de texto?

Los paraspeckles regulan la expresión de determinados genes mediante el bloqueo de algunos ARN y el control del transporte de otros. Las dos funciones están relacionadas con la actividad de la enzima CARM1, que se ha descubierto que dirige las células hacia un destino pluripotente, capaz de dar lugar a los diferentes tipos de células. El trabajo del proyecto demostró que la alteración de los paraspeckles también modifica la secuencia de eventos necesarios para que se forme este linaje pluripotente del blastocisto.

El siguiente paso de la investigación será determinar si la retención de transcritos específicos dentro del núcleo tiene lugar durante el desarrollo embrionario temprano del ratón y si esto puede ser regulado por la CARM1 y los paraspeckles. Como apunta la doctora Hupalowska: «Al clasificar transcritos, cuya expresión y función podría ser regulada por la estructura del núcleo, seremos capaces de determinar el papel de los genes durante el desarrollo y la especificación del destino celular. Es posible que este trabajo influya en los métodos para manipular las células madre embrionarias a fin de regular su organización y diferenciación, ofreciendo en último lugar mejores opciones de asistencia sanitaria».

Palabras clave

EMBRYONIC ROSETTES, núcleo, embrión de ratón, desarrollo, genes, proteínas, ADN, ARN, mamífero, implantación, diferenciación, blastocisto
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