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Estágio inicial de invaginação da camada celular interna, a endoderme. As células nas margens apresentam forte deformação (Direitos autorais: Ulrich Technau).
Durante o desenvolvimento embrionário, as cascatas genéticas controlam a atividade genética e a diferenciação celular. Numa nova publicação da revista PNAS, a equipa de Ulrich Technau do Departamento de Evolução e Desenvolvimento Molecular da Universidade de Viena relatou que além do programa genético, também sinais mecânicos podem contribuir para a regulação da expressão genética durante o desenvolvimento. Comparações com outros animais sugerem que este princípio regulador é antigo.
Geralmente, pensa-se que o desenvolvimento embrionário e a diferenciação celular de animais e humanos seguem um programa genético preciso de expressão gênica espaço-temporal. No entanto, vários estudos recentes sugeriram que a mecanotransdução – a capacidade das células para transformar forças mecânicas em sinais bioquímicos – também pode contribuir para a regulação da expressão genética e, portanto, pode desempenhar um papel importante no desenvolvimento. Embora a maioria desses estudos tenha sido realizada em cultura de células, a equipe de Ulrich Technau, da Universidade de Viena, relata agora experimentos com expressão genética mecanossensível durante o desenvolvimento inicial da anêmona-do-mar Nematostella vectensis.
Em embriões tratados com o inibidor de miosina ML-7, as células nas margens não se deformam e a invaginação é bloqueada (Direitos autorais: Ulrich Technau).
Os autores mostram numa publicação recente no Proceedings of the National Academy of Sciences USA que a inibição química da função da miosina celular não só bloqueia o movimento morfogenético da gastrulação – o processo onde as camadas celulares internas e externas são formadas por invaginação – mas também abole a expressão de um gene regulador crucial do desenvolvimento, braquiúria. Este gene tem um papel antigo crucial no desenvolvimento de praticamente todos os animais. Surpreendentemente, a pressão mecânica externa aplicada a tais embriões pode ativar ou restaurar a expressão do braquírio. Além disso, a expressão de braquiúria em Nematostella vectensis via mecanotransdução depende da β-catenina, uma proteína chave com um papel duplo conservado na adesão célula-célula e na regulação gênica após uma cascata de sinalização.
Com base nas suas descobertas, os autores propõem um ciclo de feedback em que a regulação mecânica e genética trabalham em conjunto para garantir uma expressão robusta do braquírio. Além disso, como a mecanotransdução dependente de β-catenina ocorre em outros animais como o peixe-zebra e a mosca da fruta, as descobertas sugerem que esta forma de regulação genética remonta a pelo menos 600 milhões de anos atrás, a divisão evolutiva entre vertebradosinsetos e anêmonas do mar.
Referência: “A mecanotransdução dependente de β-catenina remonta ao ancestral comum de Cnidaria e Bilateria” por Ekaterina Pukhlyakova, Andrew J. Aman, Kareem Elsayad e Ulrich Technau, 21 de maio de 2018, PNAS.
DOI: 10.1073/pnas.1713682115