Meccanismi di Transdifferenziamento Cellulare e Regolazione della Polarità in Xenopus

Transdifferenziamento Cellulare: Esempi e Meccanismi di Riprogrammazione

Il transdifferenziamento è un processo biologico fondamentale in cui una cellula differenziata cambia il proprio destino cellulare, trasformandosi in un altro tipo di cellula differenziata, senza passare attraverso uno stato di de-differenziazione o staminalità.

Esempi di Transdifferenziamento Sperimentale

• Fusione Cellulare Epatica/Muscolare: Un esempio si osserva fondendo una cellula epatica umana con una cellula muscolare di topo. Dopo un po' di tempo si osserva che la cellula epatica fusa inizia a produrre proteine muscolari.
• Riprogrammazione della Retina: Un altro esempio si osserva prelevando le cellule della retina in coltura. Se si adottano le condizioni adatte, si osserva che queste cellule si differenziano in cellule del cristallino.

Rigenerazione Naturale: Il Caso del Tritone

Questo processo avviene anche in natura. Infatti, il tritone ha la capacità di rigenerare il cristallino se rimosso. Se si rimuove il cristallino al tritone, si osserva che delle cellule dell'iride iniziano a proliferare fino a transdifferenziare per ricostruire il cristallino.

Potenziale Terapeutico: Cellule Ematopoietiche

Un ulteriore esempio è che si osserva come le cellule ematopoietiche del midollo, se coltivate nelle giuste condizioni, possano dare origine a neuroni.

Funzione di Xwnt8 e BMP4 nella Polarità Dorsale-Ventrale di Xenopus

La definizione della polarità dorsale-ventrale nell'embrione di Xenopus è regolata da un delicato equilibrio tra geni ventralizzanti e dorsalizzanti.

Geni Ventralizzanti e la loro Espressione

Nell'embrione è espresso abbastanza uniformemente BMP4 (un gene simile a quello che attivava l'apoptosi). Poi esiste un altro gene che si chiama Xwnt8 e che è espresso in tutto il mesoderma. Sia BMP4 che Xwnt8 sono geni ventralizzanti.

Il Ruolo del Labbro Dorsale del Blastoporo

A livello del labbro dorsale, però, sono espressi i prodotti Chordin, Noggin e Frizbee. Dove sono presenti questi tre geni si formano le strutture dorsali e dove invece questi geni mancano possono lavorare i geni ventralizzanti per costruire le strutture ventrali. Nella zona dove sono espressi i geni dorsalizzanti, quelli ventrali non possono agire perché inibiti dalla presenza dei prodotti dorsalizzanti stessi.

Meccanismi di Inattivazione Proteica

A livello del labbro dorsale del blastoporo si trovano tutte le proteine: Noggin, Chordin, Frizbee, Xwnt8 e BMP. Quindi l'inattivazione dei geni ventralizzanti in questa zona non avviene a livello dell'espressione genica ma a livello delle proteine relative.

Inattivazione di BMP4 tramite Chordin

Il meccanismo di inattivazione di BMP4 dipende da Chordin. BMP4 è un ligando che si lega al suo recettore e l'attivazione del recettore porta alla ventralizzazione. Nelle regioni dorsali, però, è espresso Chordin, che è secreto nello spazio intercellulare. La sua funzione principale è quella di legarsi a BMP4 per evitare che questo attivi il proprio recettore e quindi inneschi la ventralizzazione. Quindi Chordin cattura BMP4 e blocca la ventralizzazione. La cellula, per default, è dorsale e quindi si esprime come tale in mancanza di BMP4.

Inattivazione di Xwnt8 tramite Frizbee

Frizbee è un'altra proteina in grado di ridorsalizzare un embrione ventralizzato. Frizbee agisce su Xwnt8 inattivandolo. Anche Xwnt8 è un ligando che si lega a Frizzled, e la trasduzione del segnale ventralizzerebbe l'embrione.