Una red reguladora Hox de segmentación del cerebro posterior se conserva en la base de los vertebrados

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El patrón de la cabeza en los vertebrados con mandíbula se basa en una red reguladora de genes conservada que vincula la segmentación del cerebro posterior con los dominios de expresión de genes Hox.
• Los cordados no vertebrados exhiben expresión de Hox axial anidada, pero carecen de segmentación del cerebro posterior, lo que sugiere una divergencia en las estrategias de desarrollo.
• La lamprea de mar, un pez sin mandíbula, ofrece una perspectiva única sobre los orígenes de los vertebrados debido a su posición filogenética basal.

Objetivo del estudio:

• Investigar la red reguladora subyacente a la expresión del gen Hox en la lamprea marina y su relación con la segmentación del cerebro posterior.
• Para explorar la conservación evolutiva de los elementos reguladores y los factores de transcripción involucrados en el patrón de cabeza entre los vertebrados con mandíbula y sin mandíbula.
• Determinar si el acoplamiento de la expresión génica Hox a la segmentación del cerebro posterior es un antiguo rasgo de los vertebrados.

Principales métodos:

• Utilizó una nueva herramienta para las comparaciones entre especies de los elementos reguladores entre vertebrados con mandíbula y sin mandíbula.
• Se probaron las regiones reguladoras de diversos gnathostomes para su capacidad de impulsar la expresión del reportero segmental en el cerebro posterior de la lamprea.
• Se analizó el requisito de insumos transcripcionales específicos, como Kreisler (Mafba) y Krox20 (Egr2a), tanto en la lamprea como en el pez cebra.
• Se aisló y caracterizó un potenciador Hox2 exónico conservado de lamprey.

Principales resultados:

• Se ha demostrado una profunda conservación de los reguladores aguas arriba y la actividad segmentaria de los elementos potenciadores en vertebrados con y sin mandíbula.
• Se demostró que las regiones reguladoras de gnathostome pueden impulsar la expresión del reportero segmental en el cerebro posterior de la lamprea, lo que requiere entradas transcripcionales conservadas.
• Se confirmó que los genes Hox de la lamprea exhiben dominios de expresión dinámicos y segmentalmente restringidos.
• Identificó un potenciador Hox2 de lamprey que impulsa la expresión segmentaria en los rombomeros 2 y 4.

Conclusiones:

• El acoplamiento de la expresión génica de Hox a la segmentación del cerebro posterior es un rasgo antiguo, originado en la base del linaje de los vertebrados.
• Este antiguo mecanismo regulador probablemente estableció compartimentos rómbroméricos con un código Hox definido al principio de la evolución de los vertebrados.
• Los elementos reguladores conservados y los requisitos del factor de transcripción resaltan la profunda historia evolutiva del desarrollo de la cabeza de los vertebrados.