Ruolo di Xbh1 nella formazione del sistema nervoso e nella retinogenesi di X. laevis

Ruolo di Xbh1 nella formazione del sistema nervoso e nella retinogenesi di X. laevis

E' stato dimostrato da Offner et al. 200 ) che il dominio di espressione mesodermico di Xbh1 è correlato con fenomeni di EPCD early programmed cell death ) ovvero di morte cellulare programmata precoce, un meccanismo fisiologico che coinvolge le cellule del neuroectoderma per regolarne il numero.

La morte cellulare programmata o apoptosi è un meccanismo di controllo del numero e della qualità delle cellule nell organismo in sviluppo presente nei diversi phyla di metazoi e dipende da una cascata proteolitica intracellulare mediata dalle caspasi che porta alla frammentazione del DNA, alla condensazione della cromatina e infine alla formazione di corpi apoptotici che espongono segnali di fagocitosi così da essere eliminati dai macrofagi. La morte cellulare programmata durante lo sviluppo non coinvolge solo il sistema nervoso, ma agisce in svariate parti dell organismo ad esempio porta alla scomparsa delle membrane interdigitali.

Nel caso di Xbh1 è stato ipotizzato che il suo ruolo di repressore trascrizionale attivi la caspasi 3 innescando il programma di morte cellulare non c è ancora certezza se il meccanismo di attivazione della EPCD sia diretto o indiretto, ma c è sicuramente una relazione non casuale. Ciò è stato dimostrato attraverso microiniezione dell mRNA di Xbh1 in blastomeri dorsali di embrioni di Xenopus laevis e saggio TUNEL che permette di marcare le estremità dei frammenti di DNA degradati dalle caspasi.

Le cellule che vanno incontro a EPCD mediata da Xbh1 sono cellule del mesoderma che esprimono Chordin e Sonic hedgehog quindi gli effetti sul patterning della piastra neurale sono dovuti alla regolazione dei pathways di BMP e Shh, e cellule del diencefalo presuntivo l altro dominio di espressione di Xbh1.

Un lavoro recente Juraver-Geslin et al. 2010) propone Xbh1 come regolatore, a stadio di tailbud st. 26 2 ) delle dimensioni del diencefalo, che è il principale dominio di espressione di Xbh1. La proteina agirebbe sempre come regolatore della Caspasi 3 che però in questo caso non opererebbe per indurre morte cellulare

programmata, ma opererebbe una inibizione della b catenina. L inattivazione del gene Casp3 nel topo causa una crescita eccessiva e disorganizzata del cervello, che

appare principalmente nelle pareti del diencefalo Kuida et al. 99 , un fenotipo

simile a quello degli embrioni di Xenopus in cui la Caspasi 3 è eliminata attraverso l uso di morpholino. Questo suggerisce che il ruolo della Caspasi 3 nel regolare la proliferazione delle cellule neuro epiteliali durante lo sviluppo del diencefalo, indipendentemente dal suo ruolo nell apoptosi sia conservato nella maggior parte dei vertebrati. Juraver Geslin et al. ( 2010) affermano, in base ai dati ottenuti, che durante lo sviluppo del proencefalo la Caspasi3, direttamente o indirettamente, riduca l attivazione del pathway canonico di Wnt. Il pathway canonico di Wnt ha come effetto il blocco della degradazione della b catenina e quindi un suo accumulo

intracellulare. E' stato visto che un alterato livello, sia in aumento che in diminuzione della catenina intracellulare interferisce con la corretta formazione di giunzioni aderenti localizzate sull apice delle cellule neuro epiteliali e disturbi nella formazione di queste giunzioni altera la struttura interna del neuro epitelio Kadowaki et al. 2007 .

Per quanto riguarda il ruolo di Xbh1 nella retina studi funzionali mediante lipofezione hanno dimostrato che Xbh1 indirizza i RPCs Retinal Progenitor Cells) a diventare cellule gangliari e, contemporaneamente, ne reprime il differenziamento in fotorecettori ( Poggi et al , 2004 .

Dagli studi effettuati si è arrivati a supporre che Xbh1 permetta il differenziamento in cellule gangliari agendo come repressore trascrizionale di un altro repressore. Più precisamente si ritiene che il fattore di trascrizione bHLH Xath5 inizi ad indurre il differenziamento dei progenitori retinici in cellule ganglionari attivando Xbh1 ed Brn3d. Quest ultimo è coinvolto nel regolare il differenziamento delle cellule ganglionari e sarebbe mantenuto attivo da Xbh1, che reprimerebbe un repressore, ancora sconosciuto, di Brn3d Poggi et al , 2004 . Xath5 è l ortologo del gene pro neurale della Drosophila atonal.

L omologo di Xbh1 nel topo, Mbarhl2, promuove il differenziamento di RPCs in cellule amacrine a spese della popolazione di cellule di Müller con un meccanismo di

attivazione trascrizionale Mo et al. 200 ) inoltre Mbarhl2 agisce a valle di Atho7 e Pou4f2 per controllare il differenziamento delle cellule gangliari ( Ding et al. 2009 . La relazione gerarchica tra i geni proneurali bHLH e BarH barhl è conservata evolutivamente dalla Drosophila ai vertebrati; in alcuni casi sono i geni proneurali ad indurre l espressione dei geni Bar come nella retina di Xenopus ( Poggi et al. 20 4) e nei neuroni commissurali del midollo spinale del topo ( Saba t al. 200 , in altri casi i geni Bar regolano l espressione dei geni bHLH attivandone o reprimendone la trascrizione come nel caso della formazione dei microacheti in Drosophila.