O 3rd Simpósio de Crick-Beddington, em memória de Rosa Beddington FRS (1956-2001), ocorreu em 10th-11th Fevereiro no Francis Crick Institute, Londres. Em vez de fornecer um resumo amplo do evento, decidi incorporar a persona do ‘correspondente de nós’ e abordar os apresentadores de pôsteres para entrevistá -los sobre suas pesquisas.
O simpósio foi muito bem atendido e, como resultado, os pôsteres foram distribuídos em duas áreas diferentes. Na pausa para o almoço do primeiro dia, fui para a área mais tranquila, na esperança de encontrar um cientista disposto a participar de uma conversa gravada sem muito barulho de fundo. Infelizmente, o entusiasmo pela ciência estava por toda parte na forma de discussão alta e animada, o que tornou minha missão desafiadora!
O primeiro pôster a chamar minha atenção foi apresentado pelo Dr. Hocine Rekaik, que felizmente ficou feliz em participar. Hocine é um pós -doutorado no laboratório de Denis Duboule no School de France, Paris. O laboratório está interessado na função dos genes HOX no desenvolvimento do eixo do corpo dos vertebrados, do qual a ativação seqüencial fornece os tecidos axiais e paraxiais com informações posicionais ao longo do eixo anteroposterior. Os genes HOX exibem colinearidade temporal e espacial, o que significa que para cada gene, o tempo da expressão e o domínio da expressão anteroposterior estão ligados à sua localização no cromossomo. Essa ativação seqüencial, geralmente chamada de temporizador HOX, foi extensivamente estudada em sistemas de modelos de vertebrados. No entanto, os mecanismos precisos que ligam o início da expressão gênica ao alongamento do eixo permanecem ilusórios.
Os ratos, juntamente com humanos e galinhas, possuem quatro aglomerados de genes Hox. Hocine explicou que, devido ao alto grau de redundância, o experimento superb envolveria a exclusão de todos eles, mas isso não é possível no mouse. Em vez disso, eles se voltam para o modelo gastrulóide, um modelo derivado de células-tronco embrionárias (ESC) que recapitula muitos aspectos da gastrulação e alongamento do eixo. Hocine explicou: “Esses gastrulóides, quando se alongam, implementam a expressão colinear dos genes HOX; portanto, esses são modelos realmente bons para estudar sua função e expressão temporal”, que é refletido no gastrulóide como no embrião. Convenientemente, os ESCs de mouse usados para criá-los podem ser modificados com antecedência para criar uma linha mutante que não possui todos os quatro clusters Hox-o clone sem Hox.
Surpreendentemente, os gastrulóides sem Hox alongam e exibem o mesmo padrão anteroposterior do regular; portanto, para se aprofundar nas diferenças entre mutantes e tipo selvagem, o hocino e seus colegas realizaram um único experimento de RNA-seq celular. Eles descobriram que, às 96h e 120h de desenvolvimento, os gastrulóides sem Hox não possuíam dois tipos de células: endoderme definitivo e mesoderma faríngea, ambos surgem da faixa primitiva anterior. No entanto, a expressão dos genes da faixa primitiva anterior não foi afetada, sugerindo que a faixa se forma como regular, mas seus derivados anteriores dependem da expressão de HOX. De acordo com isso, CER1 – um gene essential para o desenvolvimento anterior – foi significativamente desregulado nos mutantes. O CER1 é expresso no endoderme anterior, mas também como uma faixa característica nos somitos recém-formados.
Enquanto os gastrulóides expressam genes marcadores somitos, eles não exibem a segmentação característica da somitogênese – a menos que sejam colocados em Matrigel. “Os gastrulóides normais têm esse alongamento suave, mas em Matrigel, eles começam a formar essa estrutura segmentada”, ele descreveu, e mais tarde continuou explicando que isso ocorre porque o matrigel fornece uma matriz extracelular, o que permite que as células polarizem, fazendo com que os somitos condensem e epitelializem. Fiquei surpreso ao saber que a expressão gênica com e sem Matrigel é a mesma, mas Matrigel muda drasticamente a morfologia. O hocino descobriu que os gastrulóides sem Hox tendiam a ter menos somitos do que controles do tipo selvagem, porque a maioria deles se formaria temporariamente, depois desagregaria. Isso foi acompanhado por extrusões desenvolvidas na extremidade posterior. Uma análise pseudo-tempo mostrou que as células formadoras de somita posteriores-derivadas de progenitores neuromesodérmicos (NMPs)-não passaram por todos os estados celulares usuais a caminho de se tornar somitos, levando ao desenvolvimento de extrusões posteriores. O hocino coloca isso na ausência do relógio Hox, sugerindo que “não há controle sobre o processo de diferenciação; portanto, as células começam a se diferenciar diretamente – não há gatekeeper”. No entanto, não foram encontrados marcadores de somitos maduros e epitelizados nesses gastrulóides sem Hox.
Uma explicação hocina proposta depende da observação no embrião de que os primeiros, a maioria dos somitos anteriores não dão origem a estruturas segmentadas e, em vez disso, contribuem para os músculos da cabeça, e não as vértebras. Esta região corresponde ao limite mais anterior da expressão do gene HOX, explicando por que o tecido somítico anterior é produzido como regular – por desagregação, está simplesmente passando por seu ciclo de vida pure. Por outro lado, os tecidos somíticos mais posteriores e derivados de NMP em gastrulóides alterados podem ter uma trajetória alterada e não se desenvolver nos somitos maduros semelhantes ao tronco vistos no controle.
O que vem a seguir para a pesquisa de Hocine? Ele enfatizou que há mais trabalho a fazer para entender as mudanças na expressão gênica provocadas pela ausência do temporizador Hox. Mas ele está empolgado com futuras experiências envolvendo a linha celular sem Hox e sabe que será muito útil para o laboratório. Eles planejam fazer outras experiências para descobrir como outros tecidos são afetados, especialmente os envolvidos no alongamento axial, como o tubo neural.
Você pode ler o último artigo de Hocine aqui:
Rekaik, H. et al. (2023) ‘Isolamento seqüencial e direcional por websites CTCF conservados subjacentes ao temporizador Hox em Stembryos’, Genética da natureza55 (7), pp. 1164-1175. Disponível em: https://doi.org/10.1038/S41588-023-01426-7.
Fique ligado para mais entrevistas de pôsteres em breve!
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