Como os órgãos se desenvolvem e como crescem até o tamanho e a forma corretos são questões fundamentais na biologia do desenvolvimento.
Pela Universidade de Basel publicado por Phys.
O morfogênio Dpp é uma molécula sinalizadora que controla o desenvolvimento de diferentes órgãos quanto ao correto crescimento e forma.
Por muitos anos, o grupo de pesquisa do professor Markus Affolter no Biozentrum da Universidade de Basel tem investigado como o Dpp controla o destino das células das asas e o crescimento da mosca da fruta Drosophila melanogaster como um sistema modelo. A equipe conseguiu agora demonstrar que, ao contrário dos modelos anteriores, o desenvolvimento de um órgão, neste caso a asa da mosca da fruta, depende muito menos da propagação da Dpp do que se pensava anteriormente.
Morfógenos: a dispersão não é tão decisiva
Os morfógenos se espalham nos tecidos e formam um gradiente de concentração. Enquanto o morfogênio está presente em alta concentração perto da fonte, a concentração é baixa na periferia. Até agora, presumia-se que o crescimento da asa dependia da concentração de Dpp em todo o tecido, pois é assim que a atividade gênica e a divisão celular são controladas.
A equipe de Affolter descobriu agora que o gradiente de concentração de Dpp, particularmente a presença de Dpp nas regiões periféricas da asa, desempenha um papel muito menos importante no crescimento correto do que o esperado. Mesmo quando os pesquisadores bloquearam a propagação do Dpp no tecido, a asa atingiu seu tamanho quase normal, relataram os cientistas na revista Nature Communications .
Quando eles inibiram a transmissão do sinal, bem como a propagação pelo morfogênio Dpp, no entanto, a asa permaneceu pequena e dificilmente cresceu, assim como os mutantes Dpp. “Essa descoberta foi inesperada”, disse Markus Affolter, líder do estudo. “Portanto, a propagação do Dpp nas regiões periféricas da asa não é o fator determinante para o crescimento da asa. O que parece ser mais importante é que informação o Dpp encaminha do centro para a periferia sem propagação do Dpp.”
Novo método: proteínas em vez de genes
Para manipular especificamente a dispersão e a sinalização do morfogênio, o grupo de pesquisa também está abrindo novos caminhos na escolha do método. “Estamos investigando a situação na asa não apenas no nível genético, mas também diretamente no nível das proteínas do organismo vivo. Isso significa que não ficamos no nível da informação genética, mas lidamos diretamente com os componentes executivos, as proteínas”, explica Shinya Matsuda, Ambizione Fellow e primeira autora do estudo. Para fazer isso, os cientistas usam pequenos andaimes de proteínas como receptores sintéticos para capturar proteínas no organismo vivo, para controlar artificialmente sua propagação e sinalização no tecido.
O fato de esse método ter se mostrado tão bem-sucedido é uma conquista de todo o campo da biologia do desenvolvimento. Ele abre novas possibilidades para o estudo do desenvolvimento de órgãos em organismos complexos. As novas descobertas usando o novo método de investigação da função do morfogênio Dpp mostram que esse novo método também pode ser usado para testar paradigmas existentes.
Mais informações: Shinya Matsuda et al, Exigência assimétrica de dispersão de morfogênio Dpp / BMP no disco de asa de Drosophila, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-26726-6
