Un nou treball coordinat pel Grup de Recerca en Biologia del Desenvolupament de la UPF mostra que durant el desenvolupament embrionari del cervell del peix zebra, les cèl·lules que es troben entre segments adjacents detecten les forces mecàniques generades durant la morfogènesi per regular l’equilibri entre cèl·lules mare progenitores i neurones diferenciades. L’estudi ha estat publicat a la revista Development.

En els vertebrats, el Sistema Nerviós Central es forma a partir d’una estructura embrionària dividida en tres vesícules cerebrals i la medul·la espinal. La vesícula cerebral més posterior donarà lloc a derivats adults importants com el cerebel i és d’on deriven el nervis cranials que inerven la cara. Durant el desenvolupament embrionari, el cervell posterior es subdivideix en set segments, anomenats rombòmers on es generen progenitors neuronals que donaran lloc tant a neurones motores com sensorials.

Han investigat com les cèl·lules de la frontera són capaces de “sensar” els estímuls mecànics i transduir-los en comportaments biològics específics durant la segmentació del cervell posterior del peix zebra.

Durant la segmentació del cervell posterior, una població específica de cèl·lules es troba a la frontera entre rombòmers. Aquestes cèl·lules de la frontera actuen com a barrera perquè les poblacions cel·lulars veïnes no es barregin, envien instruccions a les cèl·lules progenitores del rombòmer adjacent, i actuen com a font de progenitors i neurones. Tot i que s’ha vist que les senyals mecàniques estan cada vegada més implicades en dirigir el comportament cel·lular, fins ara no s’havia demostrat com això passava in vivo.

Ara, el grup liderat per Cristina Pujades al Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (DCEXS) de la UPF ha investigat com aquestes cèl·lules de la frontera són capaces de “sensar” els estímuls mecànics i transduir-los en comportaments biològics específics durant la segmentació del cervell posterior del peix zebra.

“Utilitzant embrions de peix zebra transgènics que expressen marcadors fluorescents sota el control de senyals mecàniques, mostrem que les cèl·lules de la frontera actuen de fet com a mecanosensors, a través de l’activitat de les proteïnes Yap /Taz-TEAD”, detalla Adrià Voltes, primer signant de l’article. Aquesta activitat es perd quan els autors manipulen el citoesquelet de l'actomiosina tant en embrions sencers com en poblacions clonals, la qual cosa indica que la via respon a senyals mecàniques de manera autònoma.

Utilitzant embrions de peix zebra transgènics que expressen marcadors fluorescents sota el control de senyals mecàniques, mostren que les cèl·lules de la frontera actuen de fet com a mecanosensors.

D’altra banda, la disminució de l'activitat d’aquestes proteïnes, ja sigui de forma condicionada o a partir de la mutació dels seus efectors yaz i taz, disminueix el nombre de cèl·lules de la frontera que proliferen, sense afectar la seva diferenciació en neurones. “Per tant, l’activitat de Yap/Taz-TEAD és essencial per mantenir les cèl·lules de la frontera com a progenitors proliferatius i per tant com un nínxol de cèl·lules mare”, explica Cristina Pujades.

En conjunt, aquestes dades mostren que les cèl·lules de la frontera del cervell posterior detecten forces mecàniques a través de Yap/Taz-TEAD per regular la proliferació de progenitors durant la segmentació. “Partint dels nostres resultats, proposem que les forces mecàniques generades durant el procés de desenvolupament embrionari regulen el manteniment dels progenitors i, per tant, controlen l’equilibri entre la proliferació i la diferenciació de les neurones”, conclou Cristina Pujades.

A l’estudi també han participat investigadors de la Universitat Goethe i de l’Institut Max Planck de Biologia Cel·lular, Molecular i Genètica, ambdós a Alemanya.

Article de referencia:

A Voltes, CF. Hevia, C Engel-Pizcueta, C Dingare, S Calzolari, J Terriente, C Norden, V Lecaudey, C Pujades. Yap/Taz-TEAD activity links mechanical cues to progenitor cell behavior during zebrafish hindbrain segmentation. Development, July 2019. doi: 10.1242/dev.176735.