Tesis doctoral de Mette Handberg-thorsagerq
Los objetivos generales de esta tesis son: – estudiar la red molecular de los neoblastos y caracterizar elementos importantes para la proliferación, el mantenimiento y/o el «fitness» de los neoblastos en la planada schmidtea mediterránea (filum platyhelminthes, orden tricladida, clase turbellaria). Los genes piwi-like de la familia argonaute fueron elegidos por su importancia en el mantenimiento de sistemas de «stem cells» en otros animales. – estudiar el mecanismo de la segregación de las células germinales usado en s. Mediterránea mediante la caracterización de marcadores de células germinales conservados en un número elevado de animales como los genes nanos y piwi-like. los objetivos particulares son: – caracterizar los ortólogos de las familias génicas piwi y nanos-like en planada. – determinar su patrón de expresión en la línea asexuada y sexuada de s. Mediterránea. – estudio funcional mediante la pérdida de función de los genes por inyección de arn de doble cadena. de los resultados presentados en esta tesis se ha publicado un artículo y otro está en preparación: resumen del artículo publicado: handberg-thorsager and saló (2007). The planarian nanos-like gene smednos is expressed in germline and eye precursor cells during development and regeneration. Development, genes and evolution, 217: 403-411. las planadas son unos organismos con una alta capacidad regenerativa, con habilidad para rehacer todo tipo celular, incluidas las células de la línea germinal. Se ha sugerido que dichas células germinales provienen de neoblastos totipotentes, a partir de mecanismos epigenéticos. Nanos es una proteína con dominios zinc-finger con una función en el mantenimiento de la identidad de célula germinal ampliamente conservada. En este trabajo, describimos la expresión del gen nanos-like, smednos, en dos tipos de células precursoras, las células primordiales de línea germinal y las células precursoras de ojo, durante el desarrollo y regeneración de la planada schmidtea mediterranea. En planadas sexuadas, smednos se expresa en las presuntas células primordiales germinales masculinas en embriones desde el estadio 8 de la embriogénesis y durante todo el desarrollo de las gónadas masculinas, así como en las células primodiales germinales femeninas en el ovario. Así pues, después de la eclosión, las planadas juveniles poseen células primodiales germinales. En la raza asexuada, smednos se expresa en las presuntivas células primordiales germinales, tanto masculinas como femeninas. Durante la regeneración, la expresión de smednos se mantiene en las células primordiales germinales, y nuevos grupos de células positivas para smednos aparecen en el tejido regenerado. Asimismo, durante los estadios finales del desarrollo (estadio 8 de la embriogénesis) y durante la regeneración del ojo de la planada, smednos se expresa en células localizadas alrededor de las células de ojo en diferenciación, que posiblemente corresponden a células precursoras de ojo. Nuestros resultados sugieren que mecanismos genéticos similares podrían emplearse para controlar la diferenciación de células precursoras durante el desarrollo y la regeneración en planadas. resumen del artículo en preparación: mette handberg-thorsager, luca gentile, hans schí¶ler and emili saló (2008). A planarian piwi smedwi-3 is essential for somatic stem cell maintenance. En preparación. en las planadas, la presencia de neoblastos, o células madres somáticas, les ha otorgado no sólo la habilidad para realizar homeostasis, sino también la gran capacidad para regenerar todo tipo de células presentes en la planada. Demostramos que un miembro de la subfamilia piwi, que llamamos smedwi-3 es crucial para el mantenimiento, y seguramente el buen estado, de los neoblastos en la planada schmidtea mediterránea. Se expresa en los neoblastos proliferativos y no proliferativos en la heterogénea población de neoblastos, a lo largo del snc y en la línea germinal de la raza sexuada de s. Mediterránea. Dos genes piwi han sido previamente caracterizados (reddien et al., 2005); smedwi-1 no mostró ningún fenotipo ante su silenciamiento, mientras que el rnai para smedwi-2 afectaba la diferenciación de los neoblastos y las planadas morían. El knock-down para smedwi-3 no afecta al proceso de regeneración, pero una regresión posterior y una desintegración del tejido con una muerte final tienen lugar. Así se observa también en animales intactos. Se observa un claro descenso en la población de neoblastos, pero no en mitosis. Debido a que tanto la proliferación como la diferenciación de los neoblastos son normales durante las dos primeras semanas, proponemos que smedwi-3 tiene un impacto directo o indirecto en el mantenimiento y/o buena forma de los neoblastos en estadios tardíos. De acuerdo con esta propuesta, un incremento en el nivel transcripcional de un gen expresado en células excretoras en animales inyectados con rnai de smedwi-3 podría deberse a un aumento en la muerte celular conllevando mayor restos celulares que el sistema excretor ha de eliminar. Alternativamente, podría considerarse la posibilidad de una perdurabilidad más larga de la proteína smedwi-3 comparada con smedwi-2. Con este estudio en planadas, se ha descrito una función más amplia de la subfamilia piwi en los neoblastos y quizás en neoblastos comprometidos, además de la expresión conservada en la línea germinal. conclusiones en primer lugar, del estudio de la función de los genes piwi, pertenecientes a la familia argonaute, en la biología celular de los neoblastos en la planaria schmidtea mediterránea, se derivan las siguientes conclusiones expuestas a continuación: – s. Mediterránea posee tres genes piwi-like, a los que se ha llamado smedwi-1, -2 i -3. – la proteína smedwi-3 es el piwi mejor conservada filogénicamente en planadas, agrupándose con las proteínas piwi de otros organismos; por otro lado smedwi-1 i -2 forman un grupo externo junto con las proteínas piwi de otra especie de planaria, dugesia japonica. – los genes smedwi-1, -2 i -3 muestran un patrón de expresión conservado en las células germinales femeninas y masculinas; adicionalmente se expresan en los neoblastos proliferantes. Smedwi-3 podría estar expresándose también en la población heterogénea de neoblastos determinados. – no se observa fenotipo después del silenciamiento post-trancripcional de smedwi-1. – la proteína smedwi-2 es esencial para la diferenciación de los neoblastos. Durante la primera semana de silenciamiento de smedwi-2, en los animales intactos y regenerantes, se observa signos de alteración del mecanismo de recambio celular y necrosis. Tan solo se produce una mínima regeneración en estos individuos. – smedwi-3 es esencial para el mantenimiento y probablemente la buena forma de los neoblastos. Después de 2-3 semanas de interferencia de rna con smedwi-3, los animales intactos y regenerantes muestran signos de disrupción del proceso de recambio celular y necrosis. A pesar de que el proceso de regeneración se completa, se observa posteriormente la desintegración de los tejidos. en segundo lugar, la caracterización de los genes nanos y piwi-like en la línea germinal de la planaria, como aproximación para entender los mecanismos de segregación de las células germinales que sucede en s. Mediterránea, ha conducido a las siguientes conclusiones: – s. Mediterránea presenta un gen nanos-like, smednos. – el proceso de segregación de la línea germinal en s. Mediterrania sucede en la fase embrionaria, muy probablemente mediante algún mecanismo epigenético; smednos se expresa en las células del primordio germinal masculino de los embriones de s. Mediterránea (tan solo se caracterizó el estadio 8 de la embriogénesis). – las s. Mediterránea con reproducción asexual poseen primordios de células germinales masculinas y femeninas, tal y como demuestra la expresión de smednos. – se ha observado una nueva expresión para los genes de la familia nanos en las células precursoras de ojo durante el desarrollo y la regeneración.
Datos académicos de la tesis doctoral «Neoblast and germ cell dynamics in the planarian schmidtea mediterranea: the role of the nanos and piwi gene families» («dinámica celular de los neoblastos y la línea germinal en la planaria schmidtea mediterranea: el papel de las familias génicas nanos y piwi¿)«
- Título de la tesis: Neoblast and germ cell dynamics in the planarian schmidtea mediterranea: the role of the nanos and piwi gene families» («dinámica celular de los neoblastos y la línea germinal en la planaria schmidtea mediterranea: el papel de las familias génicas nanos y piwi¿)
- Autor: Mette Handberg-thorsagerq
- Universidad: Barcelona
- Fecha de lectura de la tesis: 25/07/2008
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Emilio Salo Boix
- Tribunal
- Presidente del tribunal: rafael Romero benedi
- luca Gentile (vocal)
- sergio Gonzalez crespo (vocal)
- angel Raya chamorro (vocal)