Como se regeneran las planarias

Artículos posteado por: Virginia Diez Obrero (2º Biotecnología, UEM)

Silenciando un único gen, los gusanos adquieren la capacidad de regenerar partes de su cuerpo, incluso pueden hacer crecer una cabeza de nuevo. Este hecho proporciona nuevos conocimientos sobre cómo funcionan las células madre que participan en este proceso.

Algunos animales, como las salamandras y tritones, pueden regenerar partes enteras del cuerpo. Sin embargo, otras especies, incluyendo seres humanos, meramente producen tejido cicatrizado después de una amputación. Tres estudios publicados en la página web de Nature ofrecen nuevas pistas sobre lo que hay detrás de estas diferencias.

Los tres estudios se centran en los genes Wnt, que codifican para una serie de enzimas que transmiten información desde fuera de la célula al núcleo, produciendo finalmente  proteínas llamadas β-cateninas, que regulan la expresión génica. Los genes Wnt se presentan en todos los animales, pero los estudios examinaron sus papeles en planarias. Algunas planarias pueden regenerar por completo pequeñas partes del cuerpo, como la cola, mientras que otras tienen capacidades de regeneración más limitadas.

Platelminto, cúrate a ti mismo

Los científicos ya sabían que los genes Wnt se expresan en gradiente a lo largo de los cuerpos de los gusanos, desde una expresión alta en la cola a baja a la cabeza, y se sospechaba que la función de los genes era direccionar a las células madre durante la curación. En los últimos estudios, los investigadores querían averiguar si la falta de expresión de los genes Wnt era responsable de la pérdida de las capacidades regenerativas en ciertas especies de gusanos.

Cuando estas especies se cortan por un punto cercano a sus extremidades traseras, se puede regenerar una cola desde el lado de la cabeza, pero la sección de la cola no es capaz de formar una nueva cabeza. Sin embargo, si la herida está más cerca de la cabeza, ambas partes se regeneran totalmente.

Para explicar esto, Jochen Rink, un biólogo molecular del Instituto Max Planck de Biología Molecular y Genética de Dresde, Alemania, cortó en rodajas un gusano llamado Dendrocoelum lacteum por diferentes posiciones a lo largo de su cuerpo. Él y su equipo secuenciaron el ARN de las diversas heridas1. Los investigadores encontraron que, en las heridas que tenían la capacidad de regenerar cabezas, había aumentado la expresión de los genes que codifican para una serie de enzimas que intervienen en la vía Wnt. Pero en las partes que no se podían regenerar, los genes Wnt ni siquiera se expresaban.

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Fig.1: Dendrocoelum lacteum

En el segundo estudio2, los biólogos Phillip Newmark, de la Universidad de Illinois y James Sikes, de la Universidad de San Francisco, encontraron papeles similares de genes Wnt en una especie diferente de gusano, llamado Procotyla fluviatilis.

Pero quizás lo más sorprendente es que ambos equipos encontraron que al silenciar un gen que regula la función de los Wnt en sus platelmintos, obtenían trozos de tejido normalmente no regenerativo para hacer crecer cabezas completamente funcionales.

“Este es un anuncio fantástico para nuestro campo”, dice Aziz Aboobaker, un biólogo que estudia planarias en la Universidad de Oxford. “Aquí hay un escenario en el que estos animales no regeneran un cerebro, y luego por la anulación de un solo gen, es posible rescatar eso.”

En el tercer estudio, Yoshihiko Umesono, de la Universidad de Tokushima, y sus colegas encontraron en el gusano Phagocata kawakatsui que otra cascada de señalización, la vía ERK, tiene un papel insospechado en la regeneración 3.

En un e-mail a Nature, Umesono sugiere que los efectos de las proteínas ERK y proteínas Wnt se contrarrestan entre sí. Si la vía de Wnt domina, entonces se producen señales de crecimiento de la cola, pero si las ERK inhiben el efecto de las Wnt entonces pueden crecer cabezas.

Debido a que las proteínas Wnt y ERK están presentes en todos los animales, Rink sugiere que la capacidad regenerativa podría existir en muchas especies, pero podría estar en un estado latente, ya que está silenciada. Una vez que el silenciamiento se retira, la regeneración podría reaparecer, piensa.

“Lo que sucede aquí es que las células están leyendo su situación en el cuerpo y luego reconstruyendo las estructuras necesarias”, dice Aboobaker. “Eso es también lo que ocurre cuando las células de su hígado o riñón se reemplazan; si somos capaces de entender mejor estos procesos sería útil”.

Referencias:

  1. Liu, S.-Y. et alNature http://dx.doi.org/10.1038/nature12414 (2013).
  2. Sikes, J. M. & Newmark, P. A. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature12403 (2013).
  3. Umesono, Y. et alNature http://dx.doi.org/10.1038/nature12359 (2013).

Fuente :

http://www.nature.com/news/how-to-regrow-your-head-1.13443

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