From molecular to tissue-specific roles of Fascin during Drosophila tracheal developmentA link between the FGF signalling pathway and the actin-cytoskeleton

Resumen

El sistema respiratorio de Drosophila (llamado tráquea) sufre varios procesos morfogenéticos durante su desarrollo embrionario, para dar lugar a un ramificado y continuo árbol de tubos que facilita el intercambio de gases en cada tejido. Muchos de estos procesos se han conservado durante la evolución y son similares a los que tienen lugar durante la formación de otros tejidos de animales superiores compuestos también por tubos (como son el sistema vascular o el riñón de vertebrados). Uno de estos procesos es la migración. Durante el desarrollo traqueal, la cascada de señalización de FGF (Branchless -Bnl- in Drosophila) / FGFR (Breathless -Btl-), también conservada evolutivamente, juega un papel crucial en el control de la reorganización del citoesqueleto de actina, para formar los filopodios que llevan a la migración del tejido. Uno de los aspectos más desconocidos había sido la manera en la que el quemo-atrayente del tejido, Bnl, podía conducir a esta reorganización de la actina celular. Por ello, en este estudio se ha querido ahondar en el papel de la cascada de señalización de Btl/Bnl, poniendo especial énfasis en el papel del citoesqueleto de actina en la formación de este tejido. En vertebrados, la principal proteína de unión a actina encontrada en los filopodios es la Fascina. La Fascina pertenece a una familia de proteínas (llamadas Fascinas) también muy conservada evolutivamente, que organiza y empaqueta haces de actina. Esta proteína globular une fuertemente los filamentos de actina, de misma polaridad y colocados en paralelo, dándolos la estabilidad necesaria para formar diferentes tipos de protrusiones celulares. Muchas de estas protrusiones están principalmente relacionadas con la migración de varios tejidos y tipos celulares. En Drosophila tan sólo existe una proteína homóloga, llamada Singed (Sn). Durante esta investigación, se han estudiado las funciones de Sn durante el desarrollo del sistema traqueal, desde el nivel tisular hasta el molecular, centrada en la migración traqueal y su relación con la cascada de señalización que la controla, Bnl/Btl. Debido a que muchas proteínas de unión a actina suelen actuar en cooperación, se estudiaron además posibles colaboradores de Sn. Esta investigación ha demostrado que sn se expresa en las células que lideran la migración del sistema traqueal durante su desarrollo (células de fusión y células teminales). Esta expresión está inducida por la cascada de señalización de Bnl/Btl a través de sus factores de transcripción positivo y negativo (Pointed y Anterior Open, respectivamente). Además se ha mostrado en este trabajo que Sn es importante para la fusión de las ramas traqueales, la especificación de las células terminales, la guiada formación del lumen en las células terminales, y la correcta forma de las células de fusión y terminal. Como se esperaba, Sn se requiere durante la migración del sistema traqueal, tanto para la velocidad como para la direccionalidad. Un estudio más profundo evidencia que Sn es esencial para la formación de los filopodios. Muy probablemente esto es debido a que Sn modifica el citoesqueleto de actina de las células traqueales. La falta de largos haces de actina en las células líder, cambiaría la reorganización de la actina del lamelipodio y filopodios, dando lugar a células muy irregulares que parecen extender y moverse con dificultad al sitio correcto. Mi hipótesis es que los haces de actina y los filopodios traqueales son necesarios para la correcta señalización celular, la adhesión y la migración celular durante el desarrollo del sistema traqueal. Además este estudio ha demostrado que la fosforilación de Sn regula su función en los procesos anteriormente mencionados. Finalmente, esta investigación ha probado que la proteína de unión a actina llamada Forked (F), coopera con Sn durante el desarrollo del sistema traqueal, incluido durante la formación de los filopodios.