Dirigiendo una molécula trazador azul a una de dos células en la primera división celular se etiqueta exactamente la mitad del embrión, ilustrando que la primera división celular demarca la línea media del animal. (Crédito: María Lobikin, la Universidad de Tufts)
A medida que los organismos se desarrollan, sus órganos internos se disponen en un patrón asimétrico consistente - el corazón y el estómago al lado izquierdo, y el hígado y el apéndice a la derecha. Pero, ¿cómo sucede esto?. Biólogos de la Universidad de Tufts han producido la primera evidencia de que una clase de proteínas que forman el esqueleto de una célula - las proteínas de tubulina - conduce los patrones asimétricos en un amplio espectro de especies, incluyendo las plantas, los gusanos nematodos, ranas, y las células humanas, en su primeras etapas del desarrollo.
"La comprensión de este mecanismo ofrece ideas importantes para el eventual diagnóstico, prevención y posible reparación de los defectos congénitos que se producen cuando los órganos están dispuestos de forma anormal," dijo Michael Levin, Ph.D., autor principal del estudio y director del Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo en la Escuela de las Artes y las Ciencias de la Universidad de Tufts.
"La investigación también sugiere que el origen de la asimetría constante es antigua, que data de antes de las plantas y los animales de forma independiente y se arraigó en los organismos multicelulares", agregó.
El trabajo aparece en la publicación de la semana del 16 de julio de 2012 de la Edición Matutina de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. El equipo de Levin identificó con precisión la proteína tubulina, un componente importante del esqueleto de la célula o citoesqueleto. Se sabe que mutaciones en la tubulina afectan la asimetría de una planta llamada Arabidopsis y el trabajo previo de Levin sugirió la posibilidad de que la lateralidad, en última instancia, se activa por algún componente del citoesqueleto. Además, este mecanismo podría ser ampliamente utilizado en todo el árbol de la vida y podría funcionar en las primeras etapas del desarrollo embrionario.
En su último experimento, los investigadores de Tufts inyectaron las mismas tubulinas mutadas en embriones tempranos de rana. Los renacuajos resultantes fueron normales, excepto que las posiciones de sus órganos internos eran aleatorias en el lado izquierdo o derecho.
En posteriores experimentos, los colaboradores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Illinois y la Fundación de Investigación del Hospital de Niños de Cincinnati encontraron que tubulinas mutadas también tienen el mismo efecto sobre la asimetría izquierda-derecha del sistema nervioso en los nematodos y en la función de las células humanas en cultivo.
En total, el experimento de Tufts demostró que las tubulinas son las únicas proteínas en la vía de asimetría que manejan los patrones derecha-izquierda a través del amplio espectro de especies separadas.
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