A mecanoquımico modelo basado por inducción neural primario fue propuesto por primera vez en 1985 por Brodland y Gordon . [1] Propusieron que existe un orgánulo biestable mecánicamente sensible hecho de microtúbulos y microfilamentos.en los extremos apicales de las células dentro de las hojas de células que están a punto de diferenciarse (que son competentes) y estas células están bajo tensión mecánica. Los microtúbulos y microfilamentos se encuentran en oposición mecánica en un orgánulo embrionario propuesto que llamaron divisor del estado celular. Dependiendo de dónde se encuentre la celda dentro de una hoja, la tensión se resolverá mediante la contracción del extremo apical o la expansión del extremo apical. La resolución comenzará en un punto y se extenderá por el resto del tejido limitado por otras fuerzas mecánicas en los límites. Se ha encontrado una onda física real de contracción que atraviesa el presunto epitelio neural de la salamandra en desarrollo, el axolotl ( Ambystoma mexicanum). La trayectoria de la onda de contracción fue más compleja de lo que se predijo en el modelo original, sin embargo, se originó en la ubicación precisa del organizador de Spemann y atravesó solo el presunto epitelio neural. [2] La microscopía electrónica mostró que los filamentos intermedios también están presentes en el divisor del estado celular. [3] También se descubrieron ondas adicionales de contracción y expansión mediante fotografías de lapso de tiempo de la gastrulación del ajolote . Entre ellos se encontraba una ola de expansión que ocurre en el ectodermo solo en el presunto epitelio. Cuando las trayectorias de las ondas se superpusieron en el mapa de destino del ajolote, se demostró que existe una combinación única de ondas de expansión y contracción que se correlaciona con los tipos de tejido determinados durante la gastrulación y que este conjunto de trayectorias de ondas podría explicar la forma de el mapa del destino. [4]
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/8/86/Differentiation_Tree_of_the_Axolotl.jpg/440px-Differentiation_Tree_of_the_Axolotl.jpg)
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/5/5a/Signal_Transduction_Model_for_Embryonic_Differentiation_Waves.png/220px-Signal_Transduction_Model_for_Embryonic_Differentiation_Waves.png)
Björklund (ahora Gordon) y Gordon propusieron por primera vez en 1993 una base bioquímica para la transducción de señales desde el citoesqueleto al núcleo que da como resultado cambios en la expresión génica [5]. Esto daría como resultado una transducción bioquímica de la señal biomecánica del citoesqueleto que se pasa así al núcleo. Esto luego señala los cambios en la expresión génica. Si la celda ha experimentado una contracción, se envía una señal y si la celda ha experimentado una expansión, se envía otra señal. La señal del citoesqueleto es lo que causa la determinación del destino celular. El fenómeno de los gradientes genéticos durante el desarrollo se descarta como un epifenómeno resultante del paso de la onda biomecánica que inicia cambios en la expresión génica en las células individuales a medida que la onda pasa a través de una capa celular. [6] Han descrito su investigación y su teoría de las ondas de diferenciación en detalle en su libro Embriogénesis explicada . Por ejemplo, la primera diferenciación que tiene lugar durante la compactación de mamíferos se explica en términos de su modelo de ondas de diferenciación así; Las células en el exterior de la mórula se expanden debido al efecto de su posición en el exterior de la primera bola de células y se determina que son trofoblasto . En cambio, las células en el interior de la bola se contraen debido a la fuerza mecánica de estar en el interior y se determina que son la masa celular interna . Todas las demás actividades, como los cambios en la expresión génica, las proteínas de señalización, la liberación de morfógenos y los cambios epigenéticos , se consideran el resultado de la diferenciación después de la respuesta del citoesqueleto a las señales mecánicas que luego determina el destino celular utilizando señales puramente mecánicas. [7] [8] La falla del cierre del tubo neural se explica como una falla en la metilación del citoesqueleto del tejido neural en desarrollo para aquellos defectos del tubo neural que son sensibles al folato y que se previenen con suplementos de ácido fólico . [9]
Referencias
- ^ Gordon, R. Brodland, GW. La mecánica citoesquelética de la morfogénesis cerebral: los divisores del estado celular provocan la inducción neural primaria. Gell Biophys. 11: 177-238. (1987)
- ^ Brodland, GW ”Gordon, R, Scott MJ, Bjorklund NK, Luchka KB, Martin, CC, Matuga, C., Globus, M., Vethamany-Globus S. y Shu, D. Onda de contracción de la superficie de surcos coincidente con la onda neural primaria inducción en embriones de anfibios. J Morphol. 219: 131-142. 1994
- ^ Martin, CC y R. Gordon. Análisis ultraestructural del divisor del estado celular encélulas del ectodermo que se diferencian de la placa neural y la epidermis durante la gastrulación en embriones del ajolote Ambystoma mexicanum. Ruso J. Dev. Biol. 28 (2), 71-80 1997
- ^ Björklund, NK y R. Gordon (1994). Las ondas de contracción y expansión de la superficie se correlacionaron con la diferenciación en embriones de axolotl. I. Prolegómeno y diferenciación durante la zambullida a través del blastoporo, como muestra el mapa del destino. Computers & Chemistry 18 (3), 333- 345 [Apéndice VI].
- ^ Björklund, NK y R. Gordon. [División del estado nuclear: un modelo de trabajo para el acoplamiento mecanoquímico de "ondas" de diferenciación con los genes controladores (genes maestros)] [Ruso]. Ontogenez 24 (2), 5-23 de 1993
- ^ Gordon, R., Björklund, N, Nieuwkoop, PD, Revista internacional de citología, Apéndice: Diálogo sobre ondas de inducción y diferenciación embrionarias , Vol 150 1994/02/01, Pg 373-420
- ^ Gordon, N. Gordon, R. Embriogénesis explicada World Scientific Publishing , Singapur, 2016
- ^ Gordon, NK, Gordon R El orgánulo de diferenciación en embriones: el divisor del estado celular Theor Biol Med Model (2016) 13: 11. https://doi.org/10.1186/s12976-016-0037-2
- ^ Björklund NK, Gordon R Una hipótesis que relaciona la ingesta baja de folato con defectos del tubo neural debido a fallas en las metilaciones posteriores a la traducción del citoesqueleto Int. J. Dev. Biol. 50: 135 - 141 2006
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