Los genes Hox regulan el patrón de los dígitos controlando la longitud de onda de un mecanismo de tipo Turing

Área de la Ciencia:

• Biología del desarrollo Biología del desarrollo.
• Genética La genética.
• Biología computacional Biología computacional.

Sus antecedentes:

• Los patrones naturales repetitivos, como las rayas, a menudo surgen de los sistemas de reacción-difusión (modelos de Turing).
• El patrón de dígitos en las extremidades de los vertebrados representa un patrón iterativo de formación de dígitos / no dígitos.

Objetivo del estudio:

• Para investigar los mecanismos genéticos subyacentes a los patrones de los dedos en las extremidades de los ratones.
• Para determinar si los principios de reacción-difusión se aplican al desarrollo de las extremidades.

Principales métodos:

• Se utilizó genética de ratón para analizar los efectos de la reducción de los genes Hox distales (Hoxa13, Hoxd11-Hoxd13) en un fondo Gli3-nulo.
• Empleó modelado computacional para simular el patrón de dígitos basado en datos genéticos.
• Comparó los patrones de los dedos del ratón con los patrones del endosqueleto de aleta de pez.

Principales resultados:

• La reducción progresiva de los genes Hox distales condujo a una polidactilia cada vez más severa (dígitos adicionales) con dígitos más delgados y densos.
• El modelado por computadora apoyó un mecanismo de tipo Turing donde la dosis del gen Hox distal modula el espaciado de dígitos (período / longitud de onda).
• Se observaron similitudes fenotípicas entre los patrones de dedos de ratón y los patrones esqueléticos de aleta de pez.

Conclusiones:

• El estudio proporciona evidencia de un mecanismo de difusión de reacción de tipo Turing en el patrón de dígitos.
• Los genes Hox distales actúan como moduladores cruciales de la periodicidad del patrón de los dígitos.
• La estructura del miembro pentadactilo (de cinco dígitos) puede haber evolucionado a partir de un ancestral mecanismo de tipo Turing.