Autoorganización de los osciladores genéticos embrionarios en patrones de ondas espaciotemporales

Área de la Ciencia:

• Biología del desarrollo
• Dinámica de las células
• Biología de los sistemas

Sus antecedentes:

• Las somitas, precursoras de las vértebras en los embriones de vertebrados, se originan en el mesodermo presomítico (PSM).
• Las células PSM exhiben oscilaciones de señalización, generando patrones de ondas periódicas esenciales para la somitogénesis.
• Los mecanismos precisos que rigen la autoorganización y la formación de patrones de onda en PSM siguen siendo incompletamente entendidos.

Objetivo del estudio:

• Investigar las capacidades de auto-organización de las células presomíticas del mesodermo.
• Para aclarar el origen de los patrones de onda complejos observados en el PSM.
• Comprender el papel de las interacciones entre células y la señalización para establecer el orden de los estados desordenados.

Principales métodos:

• Se utilizó una estrategia de aleatorización in vitro combinada con imágenes en tiempo real de células mesoderma presomíticas.
• Analizó la disposición espacial emergente y la dinámica oscilante de las células PSM aleatorias.
• Investigó la participación de la señalización Notch en la sincronización celular y el restablecimiento del patrón de ondas.

Principales resultados:

• Las células aleatorizadas de PSM se autoorganizaron espontáneamente en múltiples estructuras emergentes de PSM en miniatura (ePSM).
• Estas estructuras ePSM exhibieron una disposición espacial macroscópica ordenada con una escala de longitud intrínseca definida.
• Las células demostraron una sincronización activa de las oscilaciones de una manera dependiente de la señalización de Notch, restaurando patrones de actividad genética similares a las ondas.
• Las células PSM sintonizaron su dinámica de oscilación en función de las señales celulares circundantes, lo que condujo a la sincronización colectiva.

Conclusiones:

• Las células mesodérmicas presomíticas poseen una capacidad intrínseca para autoorganizarse y generar orden a partir del desorden.
• La sincronización colectiva de los osciladores genéticos acoplados, mediada por la señalización de Notch, subyace a la formación de patrones de onda en el PSM.
• Estos hallazgos resaltan las propiedades emergentes de los conjuntos celulares en el patrón de desarrollo.