Estudio de los mecanismos que regulan el desarrollo del abdomen posterior y la asimetría en el aparato reproductor del macho de Drosophila melanogaster

Resumen

Para la perpetuación de especies con reproducción sexual es indispensable la correcta formación durante el desarrollo de los órganos sexualmente dimórficos que aseguren la reproducción. En esta Tesis hemos estudiado los mecanismos que determinan procesos morfogenéticos en tres estructuras sexualmente dimórficas en machos de un organismo modelo, Drosophila melanogaster: la eliminación del segmento séptimo abdominal (A7), la rotación dextral de la genitalia y la espiralización, también dextral, de los testículos. El último segmento abdominal (A7) de los machos es eliminado durante la metamorfosis (pupación), bajo el control del gen Hox Abdominal-B (Abd-B) y la vía del determinación sexual, requiriendo además la actividad del gen extramacrochaetae (emc), que codifica para una proteína HLH, y la inhibición de la vía EGFR. Hemos ahondado en el estudio de los mecanismos que dan lugar a la extrusión de las células del A7, mostrando los requerimientos de muerte celular, actividad de la Miosina II no muscular, y el papel de otras proteínas HLH como Daughterless y Grainyhead. También hemos estudiado el requerimiento a nivel autónomo celular de Abd-B y doublesex (dsx), gen clave en la determinación sexual, en este proceso, así como el posible papel de este último gen en la regulación de este rasgo dimórfico a lo largo de la evolución de los Dípteros. Asimismo, hemos investigado mecanismos necesarios para establecer o implementar procesos de asimetría. El aparato reproductor masculino de Drosophila desarrolla durante la pupación dos modelos de órganos asimétricos: su genitalia externa sufre una rotación de 360º y sus testículos forman llamativas espirales, desarrollándose ambos procesos siempre en sentido dextral. La rotación de la genitalia ocurre casi simultáneamente a la eliminación del segmento A7 y ambos procesos requieren el gen Hox Abd-B. Hemos encontrado que elementos que se requieren para la eliminación del A7 (Abd-B, dsx, emc, la vía EGFR, wg) también se necesitan para la correcta rotación genital. La actividad de estos genes se requiere en las células epidérmicas larvarias del segmento A8 para la especificación propia de estas células o bien para su extrusión ordenada, proceso que está asociado al giro correcto de la placa genital. Para este giro se precisa, además, la actividad en las células epiteliales abdominales de metaloproteinasas que degraden la membrana basal. En cuanto al establecimiento de la asimetría en los testículos, hemos determinado que se requiere la actividad de Miosina ID, la proteína determinante de la dirección de giro en todos los procesos asimétricos de Drosophila estudiados, en el tejido muscular que rodea el testículo. También hemos determinado que Abd-B, abd-A y la vía de Polaridad Celular Planar son necesarios para el correcto desarrollo y espiralización dextral de los testículos. Nuestro trabajo ha contribuido a esclarecer los mecanismos de desarrollo de estructuras sexualmente dimórficas en los machos de D. melanogaster.