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Identifican en moscas una hormona que modula el comportamiento innato
El trabajo, producto de una colaboración entre un grupo de investigación del CONICET y científicos portugueses, fue publicado en Nature Communications.
Publicado el 18 de junio de 2021 – CONICET Por Pía Squarcia
Un estudio liderado por científicos del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Bahía Blanca (INIBIBB, CONICET-UNS) y del Centro de Estudos de Doenças Crónicas de Lisboa (CEDOC) estableció que Dilp8, una hormona de la familia de la insulina, tiene un rol fundamental en la ejecución adecuada de comportamientos innatos complejos, aquellos que, como el reflejo de succión de los bebés al nacer, no requieren de aprendizaje ni experiencia previa para su realización.
Si bien se conocía que este tipo de conductas consisten en una sucesión de procesos motores y fisiológicos genéticamente conectados, no había llegado a explicarse cómo se acoplan y organizan esos mecanismos. Para comprenderlo, el grupo dirigido por Andrés Garelli, investigador de CONICET, se centró en el estudio de la puparación, un comportamiento innato de las larvas de moscas que se desarrolla en varios pasos y es indispensable para su supervivencia durante la metamorfosis.
Las moscas utilizadas en la etapa experimental del estudio son conocidas como moscas de la fruta, pero su nombre científico es Drosophila melanogaster. Se trata de una especie utilizada hace más de cien años en áreas de investigación porque son fáciles de hacer crecer en el laboratorio y tienen un ciclo de vida corto, en diez días pasan de larva a adulto reproductor. Otra de las razones es que permiten estudiar algunos de los procesos básicos de la biología, como la división celular, el envejecimiento, el procesamiento de la información genética, que son similares en todos los organismos.
“Se calcula que alrededor del 70 por ciento de los genes humanos que están vinculados a enfermedades tienen un gen similar – homólogo- en Drosophila que participa del mismo proceso. Gracias a esta elevada homología y a la versatilidad de las herramientas genéticas actuales, Drosophila melanogaster es un modelo experimental apropiado para estudiar patologías humanas y procesos específicos de animales invertebrados a nivel molecular, como es este caso”, explica Yanel Volonté, becaria posdoctoral del CONICET en el INIBIBB, y una de las autoras del paper publicado este mes en la revista Nature Communications.
De acuerdo con el relato de los investigadores, el estudio se inició a partir de un hallazgo fortuito. “Estábamos usando estas moscas para comprender de qué manera ciertos genes coordinan el crecimiento de las distintas partes del cuerpo. Para eso analizamos mutaciones, en este caso les habíamos quitado los genes que codifican una hormona (Dilp8) y un receptor neuronal (Lgr3) y notamos que la forma de la envoltura pupal, que es la cubierta rígida que se forma justo antes del inicio de la metamorfosis, era diferente de la habitual”, relata Volonté.
Las larvas de Drosophila, al igual que otros insectos, cambian totalmente su forma durante la metamorfosis. En su estadio como larva su aspecto es similar al de “gusano”, mientras que ya en su etapa adulta, la mosca, tiene cabeza, tórax y abdomen con patas y alas.
El proceso de metamorfosis ocurre dentro de una cubierta rígida, el pupario, que las protege de la desecación y predadores, al mismo tiempo que permite el intercambio de oxígeno con el ambiente. El pupario se forma por la transformación de la cutícula -la capa más externa- de la larva, que inicialmente es flexible y se endurece por transformaciones químicas. Esto se produce de manera simultánea con una serie de cambios morfológicos, producidos por contracciones musculares.
“Nosotros encontramos que estos dos procesos están acoplados por acción de Dilp8, que permite que esto suceda de manera coordinada”, detalla Garelli y específica: “La hormona es producida en la epidermis de la larva en el momento en que comienza el endurecimiento de la cutícula. Cuando esta hormona llega al cerebro, desencadena el patrón de movimientos complejos que modifica la forma del cuerpo. Si Dilp8 no está presente, la cutícula igual se endurece, pero conservando la forma de la larva. Entonces se forma una cubierta defectuosa que conduce a la muerte del animal”.
“Sabemos que hay alrededor de 180 neuronas, de las 10 mil que forman el cerebro de la larva, que expresan el receptor neuronal Lgr3 y por lo tanto podrían activarse en respuesta a Dilp8. Sin embargo, sólo seis son sensibles a la hormona. Ahora que identificamos los componentes moleculares y celulares que transmiten la señal al sistema nervioso central, podemos estudiar de qué manera esta señal se procesa y traduce en la coordinación de la actividad de los centros motores”, señala el doctor en bioquímica y concluye: “Nuestro trabajo abre nuevos caminos para responder nuevas preguntas relacionadas con el rol neuromodulador de los neuropéptidos en el comportamiento”.
Referencia bibliográfica
Heredia, F., Volonté, Y., Pereirinha, J. et al. The steroid-hormone ecdysone coordinates parallel pupariation neuromotor and morphogenetic subprograms via epidermis-to-neuron Dilp8-Lgr3 signal induction. Nat Commun 12, 3328 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23218-5
