Una proteína 'arquitecta' frena el crecimiento de los brazos y activa el de las manos

Durante la vida embrionaria, la aparición de las extremidades del cuerpo está orquestada por una familia de genes arquitectos, que a su vez están regulados por dos estructuras de ADN. Mientras que la primera preside la construcción del brazo, la otra se hace cargo del desarrollo de la mano.

Genetistas de la Universidad de Ginebra (UniGe) y del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana (EPFL) muestran que las proteínas arquitectas Hox13, completan la formación del brazo e inician la de la mano, lo cual permite conectar los dos procesos.

En cuanto a la región situada entre el brazo y la mano, escapa a la atención de las dos estructuras de ADN reguladoras, proporcionando así una oportunidad para que los huesos de la muñeca se desarrollen. El estudio se publica en la revista Genes & Development.

El plan de construcción de los mamíferos requiere sólo unos pocos días para organizarse en el embrión. La aparición de las extremidades está coordinada por una familia de genes arquitectos llamados Hox, alineados en los cromosomas de acuerdo con el orden de las estructuras que van a surgir: en primer lugar, los componentes del hombro, y luego los del brazo y, por último, los de la mano.

Denis Duboule, genetista de UniGe y EPFL, ha demostrado que estos genes Hox están a su vez controlados por dos grandes regiones de ADN adyacentes: "La génesis del brazo está supervisada por una primera torre de control situada en un extremo de la agrupación de genes Hox. La segunda torre de control, situada en el otro extremo, dirige a continuación la formación de la mano."

Dos cosas a la vez

Pero, ¿cómo se forma la articulación entre las dos partes? "Sabíamos que la muñeca se origina en un área de la interfaz entre estos dos ámbitos normativos, y queríamos entender cómo se produce la transición entre el brazo y la mano", dice Leonardo Beccari, investigador del Grupo de Ginebra y co-primer autor del estudio, en la nota de prensa de UniGe recogida por EurekAlert!

En colaboración con biólogos de la Universidad de Nagoya (Japón), los investigadores descubrieron el papel específico que juegan los genes arquitectos llamados Hox13: "Estos genes, que están implicados en el desarrollo de la mano, producen proteínas que inhiben el funcionamiento de la torre de control del brazo. Esto permite completar la primera fase de la construcción y comenzar la de la mano", explica Nayuta Yakushiji-Kaminatsui, investigador de EPFL y co-primer autor del artículo.

Al eliminar la función de los genes Hox13 en embriones de ratón, los científicos demostraron de hecho que el brazo continúa extendiendose, sin que se forme la mano. Por lo tanto, las mismas proteínas arquitecto Hox13 completan la formación del brazo e inician la de la mano. Este interruptor genético, que permite el establecimiento de un límite claro entre los dos grandes dominios de construcción de las extremidades, constituye un mecanismo para evitar que las dos líneas de producción se mezclen.

Durante el crecimiento de la yema del miembro, la transición entre el brazo y la mano se lleva a cabo en una región intermedia que se escapa de los dos controles reglamentarios. Esta zona generará pequeños huesos que formarán la muñeca.

Referencia bibliográfica:

Leonardo Beccari, Nayuta Yakushiji-Kaminatsui, Joost M. Woltering, Anamaria Necsulea, Nicolas Lonfat, Eddie Rodríguez-Carballo, Benedicte Mascrez, Shiori Yamamoto, Atsushi Kuroiwa, y Denis Duboule: A role for HOX13 proteins in the regulatory switch between TADs at the HoxD locus. Genes & Development (2016). DOI: 10.1101/gad.281055.116.