El papel de Tsg en los gradientes de señal de BMP

Las Proteínas Morfogenéticas Óseas, o BMPS, son moléculas súper importantes en nuestros cuerpos. Tienen un papel clave en cómo se desarrollan y se mantienen saludables nuestros órganos, incluidos los huesos y el corazón. Los BMPs son parte de un grupo más grande de moléculas conocidas como TGF-β.

Durante las primeras etapas de un embrión, los BMPs ayudan a dar forma al cuerpo definiendo diferentes áreas, como la parte de atrás y la de enfrente. Este proceso es similar en muchos animales, subrayando lo vital que son los BMPs para el desarrollo.

#BMPs en el desarrollo de Drosophila

En el embrión de la mosca de la fruta, dos proteínas BMP específicas, DPP y Scw, trabajan juntas para establecer patrones en la capa externa del embrión. Dpp se encuentra en un área constante, mientras que Scw está presente en todo. Sin embargo, los niveles de Dpp y Scw no permanecen iguales; cambian rápido, creando un gradiente. Este gradiente es más concentrado en el medio, donde se forma una capa de tejido conocida como amnioserosa.

Investigaciones han demostrado que diferentes cantidades de Dpp y Scw pueden activar varios genes que los BMPs apuntan. Esto significa que las células pueden "leer" el gradiente y responder en consecuencia.

#Cómo se forman los gradientes BMP

La formación del gradiente BMP depende de varios factores externos. Uno de ellos es una proteína llamada SOG, que actúa en contra de los BMPs. Sog se encuentra en áreas más bajas y se mueve hacia arriba, donde se une a Dpp y Scw. Otra proteína, colágeno IV, ayuda a mantener todo junto.

Cuando Sog se une a Dpp y Scw, es asistido por una tercera proteína llamada gastrulación torcida (Tsg). Este complejo de tres partes puede moverse hacia arriba. Tsg evita que Dpp y Scw interactúen con sus receptores hasta que llegan al lugar correcto en el embrión. Diferentes regiones en el embrión tienen distintas cantidades de Sog, y en el medio hay menos Sog, permitiendo que Dpp y Scw se conecten con los receptores y empiecen a señalizar.

#Diferentes mecanismos en otros animales

Un método similar pero un poco diferente ocurre en los peces cebra, donde los BMPs también se mueven hacia arriba pero son atraídos por un sumidero creado por Chordin, una proteína que trabaja en contra de los BMPs. El movimiento de Chordin está controlado por Tld, otra proteína. A pesar de estas diferencias, las acciones de Sog y Chordin, así como Tld, se han encontrado consistentes en vertebrados e invertebrados.

En algunas situaciones, Sog puede actuar como un ayudante para los BMPs, promoviendo señales fuertes a mayores distancias. Tsg es único porque puede tanto detener como ayudar las señales BMP. Hace esto formando complejos que inhiben o liberan BMPs, dependiendo de la situación.

#Estructura y función de Tsg

Tsg tiene una forma específica que le permite unirse a BMPs y Sog. Estudios recientes han mostrado que Tsg consiste en dos partes principales unidas por una sección flexible. Una parte se conecta a BMPs, mientras que la otra se conecta a Sog. Esta interacción es crucial para mantener el gradiente de señal BMP.

Los científicos usaron modelos computacionales para predecir cómo Tsg y Chordin se unen. Miraron la forma de Tsg y sugirieron que hay un lugar específico en Tsg que encaja bien con Chordin. Experimentos también descubrieron que cambiar una parte específica de Tsg hace que sea más difícil unirse a Chordin, lo que tiene consecuencias para la señalización BMP.

#Importancia de residuos específicos para la unión

Tsg tiene dos residuos de leucina notables, que son esenciales para su interacción con Chordin. Estos residuos de leucina están altamente conservados entre especies, lo que significa que juegan un papel importante a lo largo de la evolución. Cuando los científicos probaron qué pasa cuando cambian estos residuos de leucina a alanina, encontraron que interrumpe la unión con Chordin.

En experimentos utilizando diferentes proteínas relacionadas con Chordin, las alteraciones disminuyeron la fuerza de la unión. Esto muestra que esas leucinas juegan un papel crítico en cómo Tsg se conecta a las proteínas de Chordin.

#Señalización BMP y formación de gradientes en Drosophila

Cuando los investigadores estudiaron el impacto de mutaciones en la capacidad de Tsg para unirse a Sog en Drosophila, hicieron descubrimientos sorprendentes. Una mutación específica parecía tener menos impacto de lo esperado, permitiendo que los embriones con esta mutación aún sobrevivieran.

Para evaluar cómo esta mutación afectó los gradientes de señal BMP, los científicos observaron un gen específico, ush, que responde a la actividad BMP. Encontraron que la distribución de ush marcaba áreas que aún mostraron algo de señalización BMP, aunque no tan fuerte como en embriones normales. Esto significa que algún nivel de señalización BMP todavía podría ocurrir incluso con la mutación en Tsg.

#Tsg y su papel en la actividad BMP

Al investigar más sobre los efectos de la mutación, los investigadores encontraron que Tsg, cuando está mutado, tenía una interacción reducida con Sog. Sin embargo, la presencia de Dpp y Scw aún podía ayudar a restaurar parte de la interacción perdida. Esto sugiere que, aunque la mutación de Tsg obstaculiza la unión a Sog, no aniquila completamente la capacidad de Tsg para apoyar la actividad BMP cuando todos los componentes están presentes.

Esto es crítico porque proporciona una visión de cómo los sistemas en los embriones pueden adaptarse y seguir siendo funcionales incluso cuando una parte es alterada. Los procesos del cuerpo a menudo muestran una gran robustez, permitiendo que la vida continúe a pesar de los cambios.

#Evolución de Tsg y su cola única

En una vista más amplia, los científicos observaron que las proteínas Tsg a través de varias especies se han diversificado a lo largo de millones de años. Una característica clave es una cola al final de la proteína Tsg, que parece ser crucial para su función en Drosophila.

La cola no se encuentra en vertebrados, pero es consistente entre muchos protostomos. La comparación de estas secuencias sugiere que esta cola puede ser esencial para el papel de Tsg en la formación de gradientes de señalización BMP.

#Conclusión

El estudio de Tsg y sus interacciones con las proteínas BMP proporciona importantes conocimientos sobre los procesos fundamentales del desarrollo en insectos y vertebrados. Los hallazgos ilustran cómo aminoácidos específicos son cruciales para mantener las vías de señalización necesarias para un desarrollo adecuado.

Además, la evolución de Tsg y su cola demuestra la complejidad de los sistemas biológicos y cómo varios componentes trabajan juntos. Comprender estas interacciones no solo mejora nuestro conocimiento de la biología del desarrollo, sino que también puede informar futuras investigaciones en campos relacionados.

A medida que exploramos esta compleja red de interacciones, descubrimos la intrincada danza de proteínas que dan forma al mismo plano de la vida.