L’espressione genica durante lo sviluppo: i tempi contano
Durante lo sviluppo, la specificazione e la differenziazione delle cellule richiedono un coordinamento spaziale e temporale dell’espressione genica, che viene agevolato tramite un’interazione precisa tra traduzione di segnale intracellulare e reti di regolazione genica. A livello cellulare sono stati identificati vari motivi regolatori che guidano l’espressione genica; stiamo iniziando a capire come i morfogeni determinino la regolazione spaziale di cellule in un tessuto. Tuttavia, si sa poco sulle tempistiche e il coordinamento dell’espressione genica in popolazioni di cellule. Per affrontare tale questione, gli scienziati del progetto CELLCOORDINATION (Temporal coordination of gene expression during development), finanziato dall’UE, si sono proposti di comprendere le dinamiche e il coordinamento delle cellule durante la differenziazione e lo sviluppo, nel corso del tempo. Hanno impiegato cellule staminali embrionali (ES) per studiare in vitro la differenziazione di cellule ES nelle cellule simil-mesendoderma (ME)/stria primitiva (PS). L’acquisizione di immagini dal vivo di singole cellule ES differenziate rispetto al destino simil-PS in vitro ha rivelato una notevole somiglianza tra il comportamento di tali cellule e la PS nell’embrione durante la gastrulazione. Un’ulteriore analisi molecolare ha rivelato che la motilità di cellule simil-PS risulta associata a un’espressione transitoria del fattore di trascrizione dii Brachyury e viene attivata dalla via di trasduzione del segnale Wnt/beta-catenina. Gli approfondimenti sulla decisione di differenziarsi da parte di cellule ES in coltura ha evidenziato una tendenza intrinseca verso un destino di neuroectoderma anteriore, mentre la loro capacità di generare mesoderma si è incrementata nel tempo. L’analisi quantitativa della dinamica trascrizionale alla base dei due destini ha rivelato un circuito di repressione reciproco, controllato dalla trasduzione del segnale Fgf/MAPK. Si suppone che serva a equilibrare le proporzioni di cellule con specifici destini. In un’altra parte del progetto, gli scienziati hanno studiato la dinamica di divisione e differenziazione di cellule progenitrici pancreatiche. Dai risultati sembra che le tempistiche durante il ciclo cellulare di inizio della differenziazione endocrina determinino la modalità di divisione delle progenitrici. In generale, i risultati del progetto hanno fornito nozioni approfondite senza precedenti sugli eventi molecolari nel corso del tempo, responsabili della specificazione cellulare durante lo sviluppo. Inoltre, la natura temporale della regolazione dell’espressione ha posto in rilievo la natura controllata e comunque delicata dello sviluppo.
Parole chiave
Sviluppo, CELLCOORDINATION, cellule ES, stria primitiva, trasduzione del segnale Wnt/beta-catenina
