Dorsalizzazione in Drosophila e Ruolo di MPF nella Meiosi degli Anfibi: Meccanismi Molecolari

Polarità Dorso-Ventrale in Drosophila: Cascata di Segnalazione

La determinazione della polarità dorso-ventrale in Drosophila melanogaster inizia con un'interazione cruciale tra le cellule follicolari e l'oocita. Il processo chiave è la posteriorizzazione delle cellule follicolari, seguita dalla dorsalizzazione. Questo è innescato dal legame tra Gurken e Torpedo.

1. Segnalazione Gurken-Torpedo: Gurken, prodotto dall'oocita, agisce come ligando per il recettore Torpedo, codificato dal gene torpedo, espresso nelle cellule follicolari. Questo legame specifica la morfologia dorsale delle cellule follicolari.
2. Inibizione di Pipe: Il legame Gurken-Torpedo inibisce la produzione della proteina Pipe nelle cellule follicolari dorsali.
3. Attivazione Ventrale: Nelle cellule follicolari ventrali, in assenza del segnale Gurken-Torpedo, Pipe viene prodotta. Pipe, insieme a un fattore X, porta all'attivazione della proteina GD (Gastrulation Defective) tramite la sua degradazione.
4. Cascata Proteolitica: GD attivata promuove l'attivazione di Snake, che a sua volta attiva Easter mediante degradazione.
5. Attivazione di Spatzle: Easter attivata degrada Spatzle, rilasciando il ligando per il recettore Toll.
6. Segnalazione Toll: Il legame di Spatzle a Toll porta alla dimerizzazione delle proteine Pelle e Tube.
7. Attivazione di Dorsal: Il complesso Pelle/Tube fosforila e degrada il complesso Dorsal-Cactus, liberando Dorsal.
8. Traslocazione Nucleare di Dorsal: Dorsal, presente in tutto l'embrione, viene trasportato attivamente nei nuclei delle cellule ventrali.
9. Gradiente di Dorsal e Destino Cellulare: Dorsal agisce come fattore trascrizionale, promuovendo l'espressione di geni specifici per il destino ventrale. La concentrazione di Dorsal determina la formazione dei diversi foglietti germinativi:
   • Alta concentrazione: Mesoderma (regione più ventrale).
   • Concentrazione intermedia: Ectoderma neurale (regione ventro-laterale).
   • Bassa concentrazione: Ectoderma dorsale (regione più dorsale).

MPF (Maturation Promoting Factor) e Regolazione della Meiosi negli Anfibi

Negli anfibi, l'oocita subisce due arresti meiotici: uno in profase I e uno in metafase II. Il superamento di questi blocchi è cruciale per la progressione della meiosi e la fecondazione.

Attivazione di MPF

1. Stimolazione Progesteronica: Il progesterone stimola recettori sulla membrana dell'oocita.
2. Cascata di Segnalazione: L'attivazione dei recettori innesca una cascata di segnali intracellulari.
3. Attivazione di MOS: Questa cascata porta all'attivazione della proteina MOS.
4. Attivazione di MPF: MOS attiva MPF (Maturation Promoting Factor), un complesso composto da due subunità: Ciclina B e Cdc2.
5. Regolazione di MPF: MPF è inattivo quando:
   • Le subunità sono separate.
   • Le subunità sono legate, ma Cdc2 ha tre amminoacidi fosforilati.
6. Attivazione Completa di MPF: L'attivazione completa di MPF richiede la dimerizzazione del complesso e la defosforilazione di due amminoacidi specifici di Cdc2.

Funzione di MPF e Inattivazione

1. Fosforilazione delle Lamine: Una volta attivo, MPF fosforila le lamine A, B e C, componenti dell'involucro nucleare.
2. Disgregazione dell'Involucro Nucleare: La fosforilazione delle lamine causa la disgregazione dell'involucro nucleare.
3. Accesso ai Cromosomi: Questo permette ai microtubuli del fuso di agganciarsi ai cinetocori dei cromosomi.
4. Inattivazione di MPF: Per procedere all'anafase, MPF deve essere inattivato.
5. Attivazione di APC: Un complesso chiamato APC (Anaphase Promoting Complex) viene attivato.
6. Degradazione della Ciclina B: APC promuove la degradazione della Ciclina B.
7. Inattivazione di MPF e Prosecuzione della Meiosi: La degradazione della Ciclina B porta all'inattivazione di MPF, permettendo alla meiosi di proseguire.