Un estudi revela noves dades sobre les lleis que regulen el desenvolupament embrionari

En concret, un treball per estudiar com es forma l’ala en la Drosophila, liderat pels investigadors Marco Milán, de l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona), i Javier Buceta, del Centre especial de Recerca en Química Teòrica (CeRQT) – ubicats al Parc Científic de Barcelona (PCB)–, ha permès descobrir una nova funció genètica que intervé en aquest procés i millorar la comprensió de les lleis internes que el regulen. L’article es publica avui 11 de juliol a la revista PLoS One.

El desenvolupament d’un ésser viu es basa en unes lleis generals que estan inscrites en el codi genètic de cada cèl•lula i que fan possible que s’especialitzin, modificant la seva manera de dividir-se, la seva forma i el seu comportament. Aquests canvis són coordinats per diverses indicacions que han de ser correctament interpretades dins de la cèl·lula, el que significa que la informació ha de passar al llarg d’una via de molècules de senyalització. Aquestes vies s’han conservat al llarg de l’evolució, per això, els estudis amb models com ara la mosca de la fruita aporten informació sobre aquests mateixos processos en els humans i en altres animals.

El grup de Biologia del Desenvolupament de Drosophila de l’IRB Barcelona, que lidera Marco Milán, estudia els senyals que guien el desenvolupament de les ales en la Drosophila. Les ales es generen a partir d’un conjunt de cèl·lules agrupades en diferents segments o compartiments que mai es barregen, i que fan possible la construcció simètrica de les parts dorsal i ventral a partir d’un límit o àrea fronterera. Aquest procés de subdivisió en compartiments també té lloc en la formació del sistema nerviós central en els vertebrats, i els gens i les vies de senyalització involucrades es conserven tant en Drosophila com en vertebrats.

Fins ara els biòlegs intuïen com es generava el límit o frontera entre aquests compartiments, però no s’havia fet un estudi sistemàtic que tingués en compte tots els elements descrits al respecte. Per això, i amb el suport d’un grup del CeQRT, liderat per Javier Buceta, van decidir recórrer a la modelització matemàtica, a fi de comprendre millor els mecanismes interns que el regulaven. D’aquesta manera van detectar algunes interaccions en les vies de senyalització que van posar de manifest contradiccions i van demostrar que hi faltava un element clau en el model. “Gràcies a aquesta simulació recreada per ordinador hem trobat una nova funció genètica que assegura l’estabilitat del sistema i ens ha permès comprovar-ne la robustesa. L’estudi revela que la modelització és una eina molt útil per descobrir in silico noves propietats d’un sistema biològic i poder-les corroborar in vivo”, explica Milán.

En aquest sentit Buceta, que lidera el grup de modelització de processos biològics (The SiMBioSys) en el CeRQT, afirma que “l’avantatge que ofereixen les tècniques de modelització és que permeten simular les interaccions genètiques i cel·lulars com un conjunt d’equacions matemàtiques i, per tant, determinar la viabilitat d’un mecanisme biològic”. Per estudiar l’estabilitat del sistema, es van fer al voltant de 45.000 experiments in silico diferents introduint variacions en uns 20 paràmetres. Els resultats van confirmar que mantenia la seva funcionalitat en un 91% dels casos analitzats. Segons els investigadors Milán i Buceta, aquest estudi “confirma la hipòtesi de que si aquesta xarxa gènica s’ha mantingut durant l’evolució, tant en el vertebrats com en els insectes, és precisament perquè és molt estable i robusta”.

Article de Referència
Robustness and Stability of the Gene Regulatory Network Involved in DV Boundary Formation in the Drosophila Wing
Javier Buceta, Héctor Herranz, Oriol Canela-Xandri, Ramon Reigada, Francesc Sagués, and Marco Milán
PLoS One, 2007, doi 10.1371/journal.pone.0000602