Determinare la morfologia degli organi

Scoperti i meccanismi dei morfogeni Dpp e Wg inerenti alla regolazione delle proporzioni degli organi e il modello dell'ala della mosca attraverso meccanismi indipendenti.

Uno studio del laboratorio di controllo dello sviluppo e della crescita dell'Institute for Research in Biomedicine (IRB Barcelona), guidato dal ricercatore dell'ICREA Marco Milán, rivela come i morfogeni Dpp e Wg regolano le proporzioni degli organi e il modello dell'ala della mosca attraverso meccanismi indipendenti. Dato che questi morfogeni sono presenti nei vertebrati, questi risultati sono estremamente significativi per comprendere lo sviluppo e la crescita degli arti umani.

«Il meccanismo regolatore che descriviamo in questo studio potrebbe aprire la strada a nuove linee di ricerca sulle malformazioni e le malattie congenite negli esseri umani», afferma Marco Milán. (1)

La dimensione non è determinata dai gradienti

I morfogeni sono distribuiti nei tessuti in un gradiente di concentrazione, informando le cellule sulla loro “posizione” e fornendo istruzioni su come dovrebbero svilupparsi. Diversi studi hanno anche riferito che questi morfogeni sono responsabili della crescita di questi tessuti. Mentre la presenza di morfogeni lungo un gradiente definisce la distribuzione spaziale delle diverse strutture, lo studio del laboratorio di controllo dello sviluppo e della crescita dimostra che il gradiente stesso non è indispensabile per promuovere la crescita.

In uno studio precedente, pubblicato nel 2017 sulla rivista eLife, (2) questo stesso gruppo ha proposto che la crescita delle ali fosse indipendente dal gradiente Dpp. Questi nuovi risultati, che sono stati pubblicati su Developmental Cell, (3) «confermano che la presenza di Wg è necessaria durante lo sviluppo, ma, come accade con Dpp, la sua distribuzione lungo un gradiente non è un requisito indispensabile», spiega Lara Barrio, (4) prima autrice dello studio.

I morfogeni stimolano la crescita direzionale

I due morfogeni affrontati in questo studio, vale a dire Dpp e Wg, promuovono la crescita dell'ala della mosca, ma attraverso due percorsi indipendenti e non intercambiabili. Dpp stimola la crescita lungo l'asse anteroposteriore in un modo unico ed esclusivo, mentre Wg favorisce l'attività proliferativa lungo l'asse prossodistale.

Il lavoro svolto da Lara Barrio e Marco Milán dimostra che la capacità di questi morfogeni di promuovere la crescita in due direzioni distinte è dovuta alla loro espressione limitata in due bande perpendicolari e alla necessità che entrambi siano presenti affinché il tessuto cresca. Questi risultati rivelano quindi il meccanismo attraverso il quale le proporzioni degli organi sono regolate dall'attività del morfogeno.

Questo studio è stato finanziato dal Ministero della Scienza e dell'innovazione, dal Premio Centri di eccellenza Severo Ochoa, dal programma “Un modo per costruire l'Europa”, sostenuto dal Fondo europeo di sviluppo (FESR) e dal programma CERCA, gestito dal governo della Catalogna.

Riferimenti:

(1) Marco Milán

(2) Boundary Dpp promotes growth of medial and lateral regions of the Drosophila wing

(3) Regulation of Anisotropic Tissue Growth by Two Orthogonal Signaling Centers

(4) Lara Barrio

Descrizione foto: i morfogeni Wg e Dpp organizzano la crescita dell'ala Drosophila lungo due assi ortogonali (in blu). - Credit: IRB Barcelona.

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Deciphering the mechanism that determines organ size and shape