El papel de Mymk en el desarrollo muscular de los tunicados

En ciertos animales, incluyendo vertebrados y tunicados, se crean células musculares llamadas miofibras cuando células musculares más pequeñas llamadas Mioblastos se unen. Myomaker (Mymk) es una proteína clave que ayuda a estos mioblastos a fusionarse y formar fibras musculares más grandes. La investigación muestra que Mymk es importante para el desarrollo muscular no solo en vertebrados, sino también en sus parientes cercanos, los tunicados.

Curiosamente, el papel de Mymk varía entre estos dos grupos. En vertebrados, Mymk se encuentra en todos los tipos de Músculos esqueléticos, mientras que en tunicados, solo está presente en precusores musculares específicos que aparecen después de que el animal ha pasado de una etapa larval nadadora a una forma adulta estacionaria. Este estudio se centra en entender cómo se regula Mymk durante esta parte del ciclo de vida del tunicado.

#El papel de MRF y Ebf en la expresión de Mymk

Dos factores importantes que controlan cómo se expresa Mymk son los Factores Regulatorios Miógenos (MRF) y el Factor B-Celular Temprano (Ebf). En vertebrados, las proteínas MRF son cruciales para activar Mymk. Sin embargo, en tunicados, Ebf trabaja junto con MRF para activar la transcripción de Mymk. En experimentos de laboratorio, cuando se agregó Ebf a células de tunicados larvales, pudo activar la expresión de Mymk.

En tunicados, el desarrollo muscular ocurre en dos fases: primero, hay una etapa larval nadadora, y luego el animal se asienta y comienza a desarrollar músculos adultos. Los músculos larvales son diferentes de los músculos adultos y no expresan Mymk ni se fusionan para convertirse en fibras más grandes.

#Identificando cómo se activa Mymk en tunicados

Debido a estas diferencias, los investigadores quisieron entender cómo se activa Mymk específicamente en los músculos adultos de los tunicados. Encontraron que MRF es esencial para la activación de Mymk, similar a los vertebrados. Sin embargo, para que Mymk se exprese en los músculos adultos de tunicados, también se necesita Ebf junto con MRF. Cuando se forzó a Ebf en otras partes del tunicado, pudo activar la expresión de Mymk, incluso en lugares donde normalmente no sucedería.

Para entender cómo MRF y Ebf trabajan juntos, los científicos buscaron los sitios específicos en el gen Mymk donde se unen estos factores. Encontraron sitios de unión probables para tanto MRF como Ebf en la región del gen Mymk.

#El papel único de Ebf en los músculos de tunicados

En estos estudios, se demostró que Ebf es un factor decisivo para expresar Mymk en tunicados. Activa MRF y otros genes específicos de los músculos adultos, sugiriendo que Ebf juega un papel significativo en la determinación de los tipos de músculos en tunicados. Mientras que MRF se encuentra en los músculos larvales, no activa Mymk en ese contexto, mostrando una clara distinción entre las funciones de estas dos proteínas.

#El impacto de CRISPR/Cas9 en estudios genéticos

Los investigadores utilizaron una tecnología llamada CRISPR/Cas9 para interrumpir el gen MRF en tunicados para ver si MRF es realmente necesario para la expresión de Mymk. Cuando hicieron esto, la reducción en la expresión de Mymk confirmó que MRF es crucial para este proceso. Dado que Ebf es necesario para la activación de MRF, no podían simplemente eliminar Ebf para estudiar su papel. En su lugar, probaron qué sucede cuando Ebf y MRF están presentes en las mismas células.

Los resultados mostraron que cuando Ebf y MRF trabajan juntos en células musculares, activan efectivamente la expresión de Mymk. Esta interacción sugiere una dinámica reguladora compleja que es diferente a la vista en vertebrados.

#Usando proteínas humanas en tunicados

Para explorar si las proteínas humanas podrían cumplir roles similares, los investigadores reemplazaron Ebf y MRF de Ciona con sus contrapartes humanas, EBF3 y MYOD1. Los resultados fueron sorprendentes; las proteínas humanas pudieron trabajar con los mioblastos tunicados para activar efectivamente la expresión de Mymk, sugiriendo que lo que importa no es el origen de las proteínas, sino su capacidad funcional para trabajar juntas.

#El papel de MRF en activar MYMK en células humanas

Se realizaron más experimentos donde se introdujo MRF de Ciona en células musculares humanas que carecían de MYOD1. El MRF de Ciona fue capaz de activar MYMK en estas células humanas, demostrando que puede funcionar de manera similar a las proteínas humanas en la promoción del desarrollo muscular.

#Efectos en la morfología de los mioblastos

Cuando Ebf se expresó artificialmente en células musculares larvales, la morfología de esas células cambió dramáticamente. Comenzaron a parecerse a las células musculares adultas, mostrando que Ebf no solo ayuda a activar Mymk, sino que también influye en el desarrollo físico de las células musculares.

#Analizando cambios en la expresión genética

Para encontrar otros genes que podrían verse afectados por la interacción Ebf y MRF, los investigadores realizaron secuenciación de ARN. Descubrieron que muchos genes asociados con el desarrollo muscular adulto también se regulaban al alza cuando Ebf estaba presente. Esto sugiere que Mymk es parte de una red más grande de genes que se activan de manera cooperativa por MRF y Ebf.

#Investigando cambios regulatorios en Mymk

Al analizar el promotor de Mymk en el contexto de especies de tunicados y vertebrados, los investigadores identificaron sitios de unión de alto potencial para MRF y Ebf que se conservan. Esto significa que las secuencias donde estas proteínas se unen al gen Mymk son similares entre especies, insinuando relaciones evolutivas.

#La importancia de los represores HES

Aparte de los activadores, también se estudió una familia de proteínas represoras llamadas HES. Estos represores pueden inhibir la expresión de Mymk y, por lo tanto, juegan un papel en determinar cuándo y dónde Mymk está activo. Esto resalta una regulación más compleja del desarrollo muscular.

#Optimizando sitios de unión para la activación genética

Además, los investigadores experimentaron alterando los sitios de unión en la región del promotor de Mymk para ver cómo diferentes configuraciones podrían afectar los niveles de expresión. Encontraron que optimizar ciertos sitios de unión podría llevar a un aumento en la expresión de Mymk en músculos larvales, indicando que los sitios de unión correctos son críticos para la activación del gen.

#Conclusión

En resumen, esta investigación arroja luz sobre los mecanismos regulatorios detrás del desarrollo muscular en tunicados. La interacción entre MRF y Ebf es esencial para la activación de Mymk, lo cual a su vez es crucial para la fusión de células musculares y la multinucleación. Además, la investigación de elementos cis-regulatorios, así como la interacción con represores como HES, demuestra la complejidad de la regulación genética en el desarrollo muscular. Estudios futuros pueden revelar más sobre la evolución de estos procesos y cómo difieren entre especies.