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Grupos de investigación

Regulación génica y morfogénesis

Dr James Castelli-Gair Hombría. CSIC
Integración celular de distintos imputs genéticos durante la morfogénesis de órganos complejos
Dr James Castelli-Gair Hombría. CSIC
Principal Investigator

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Resumen


Nuestro grupo está interesado en saber cómo un epitelio bidimensional se reorganiza durante el desarrollo para formar órganos específicos. Para ello estamos siguiendo dos líneas complementarias de investigación: (1) Control de la morfogénesis inducida por genes Hox y (2) Estudio de la ruta de señalización JAK/STAT en Drosophila.

1- Control de la morfogénesis inducida por genes Hox: Desarrollamos dos modelos: Las glándulas endocrinas ectodérmicas (corpora allata y glándula protorácica) y el órgano respiratorio de la larva (espiráculos posteriores).

Las glándulas permiten estudiar la morfogénesis y evolución de un órgano migratorio, mientras que los espiráculos permiten estudiar cómo los reordenamientos y el cambio de forma celulares forman un tubo. Ambas estructuras están reguladas por complejas cadenas génicas controladas por genes homeóticos.


Dfd, Scr y las glándulas endocrinas: El control endocrino de la metamorfosis de insectos lo realizan el corpora allata y la glándula protorácica. En dípteros éstas se han fusionado al corpora cardiaca formando la glándula en anillo. Hemos descubierto que el corpora allata y la glándula protorácica se desarrollan de células ectodérmicas homólogas a las que en otros segmentos forman la tráquea, este es uno de los ejemplos mas extremos que se conocen de evolución divergente. Tanto tráqueas como glándulas utilizan genes comunes durante su desarrollo temprano, pero rápidamente activan genes específicos que les llevan a formar estructuras morfológica y fisiológicamente distintas. Mientras que las tráqueas mantienen una estructura epitelial polarizada durante todo el desarrollo, las glándulas sufren una transición epitelio-mesénquima. Analizamos los genes que controlan esta transición así como las señales que dirigen la migración celular hacia la zona donde se fusionan con los otros componentes de la glándula en anillo. Demostramos que tráqueas y glándulas se pueden convertir unas en otras, sugiriendo que evolucionaron de una estructura segmental repetida común. Este modelo nos permite analizar evolución divergente, pero también abre interesantes perspectivas para encontrar nuevas dianas para el control de plagas.



Abd-B y los espiráculos posteriores: Hemos demostrado que durante la formación de los espiráculos, el factor de transcripción Hox ABD-B activa una cascada transcripcional en el octavo segmento abdominal. Esto lleva a las células a elongarse y a cambiar sus posiciones relativas, induciendo así la invaginación de los espiráculos posteriores. Los genes regulados por ABD-B durante este proceso incluyen genes de polaridad apico-basal, cadherinas y reguladores GAP y GEF de la GTPasas Rho que controlan el citoesqueleto. Actualmente estamos analizando cómo estas proteínas se modulan coordinadamente para inducir la elongación y el reordenamiento celular que se da durante el desarrollo de los espiráculos. Hemos propuesto un modelo para explicar cómo Abd-B reclutó durante la evolución la compleja cascada génica que forma el espiráculo.

2- Estudio de la ruta de señalización JAK/STAT en Drosophila:
El trabajo de nuestro laboratorio ha contribuido a demostrar que la ruta JAK/STAT de Drosophila es una versión simplificada de la de vertebrados. Aprovechando esta mayor sencillez estamos analizando cómo las citokinas se transmiten entre las células, cómo se activa el receptor, y cómo STAT activa sus genes diana. Nuestros estudios han demostrado cómo en los tejidos polarizados epiteliales, la compartimentalización celular de los distintos componentes de señalización hace mas eficiente la activación de la ruta. Actualmente estamos estudiando qué hace que los genes diana de STAT se activen en células específicas y no en todas las células donde la ruta de señalización está activada. Esto nos ha llevado a estudiar en profundidad varios enhancers específicos de STAT activados en distintos tipos celulares.