Factores y receptores neurotróficos en el pre-vertebrado arquetípico anfioxo

Abstract

Los factores y receptores neurotróficos son esenciales para el desarrollo y mantenimiento del sistema nervioso vertebrado y contribuyen de manera decisiva en funciones neuronales complejas tales como el aprendizaje, la memoria y el comportamiento social complejo. Dichos genes han sido estudiados en el anfioxo, un invertebrado marino que, por su plano corporal, desarrollo embrionario y genoma prototípico respecto a los vertebrados, es actualmente considerado el pariente vivo más cercano al que fue el ancestro de los vertebrados. Este estudio describe la caracterización a nivel molecular y funcional del primer receptor Trk jamás aislado en un invertebrado, rebatiendo la idea de que los receptores Trk son una innovación de los vertebrados, y sugieriendo que se originó por barajado de exones contenedores de dominios proteicos. Asímismo la expresión de este gen durante el desarrollo embrionario del anfioxo ha revelado ciertas características novedosas respecto al desarrollo de su sistema nervioso. Durante la neurulación se ha provado la migración individual de células ectodérmicas, lo que podría reflejar un comportamiento parecido al de las células de la cresta neural de vertebrados, un tipo de células pluripotentes que dan lugar a un gran número de estructuras únicamente presentes en los vertebrados y totalmente ausentes en el anfioxo. Este trabajo también incluye la caracterización del primer miembro conocido de la familia de las caspasas en el anfioxo, involucradas en muerte neuronal y, además las primeras técnicas desarrolladas para la obtención rutinaria de embriones, con la potencialidad que ello comporta para su manipulación "in vivo", con el objetivo de realizar ensayos funcionales y abrir las puertas a los estudios de Evo-Devo experimental.

<i>Neurotrophic factors and their receptors play an essential role in the development and maintenance of the vertebrate nervous system, where they crucially contribute to higher neuronal functions such as learning, memory and complex social behaviour. These genes have been studied for the first time in the cephalochordate amphioxus, which is presently the best stand in for the study of one of the major events in evolution: the invertebrate-vertebrate transition. This work describes the molecular and functional characterisation of the first Trk receptor ever isolated from an invertebrate, refuting the idea that Trk receptors are a vertebrate evolutionary novelty. The results obtained suggest that exon shuffling was a key mechanism to generate a unique ProtoTrk gene, similar to that of amphioxus, which subsequently expanded by gene duplication during vertebrate evolution giving rise to all members of the Trk gene family presently known in higher vertebrates. Furthermore, the expression pattern of this Trk receptor throughout embryonic development revealed certain particularities of the amphioxus nervous system never described before. The embryonic epidermis of amphioxus neurulae contains a cell population able to migrate individually, mimicking the migratory behaviour of the vertebrate neural crest cells, a pluripotent cell type only present in vertebrates and totally absent in amphioxus. This work also includes the characterisation of the first caspase ever isolated in amphioxus and the first approaches towards experimental Evo-Devo through the development of new techniques to obtain amphioxus embryos "a la carte" and to manipulate them "in vivo". </i>