ANALISI FUNZIONALE DI GENI REGOLATORI DELLO SVILUPPO EMBRIONALE DI PARACENTROTUS LIVIDUS

Parole chiave: TRIM, E3-ubiquitina ligasi, ectoderma orale, scheletogenesi, riccio di mare. La recente acquisizione di consistenti dati genomici ha confermato che organismi bilateri, semplici come i nematodi o complessi come l’uomo, fanno uso degli stessi strumenti di base, quali fattori di trascrizione e molecole segnale, per decodificare le informazioni necessarie allo sviluppo embrionale. Nel contesto di tali regolatori, la famiglia di proteine TRIM/RBCC (Tripartite motif/RING-Bbox-Coiled coil) rappresenta una delle principali classi di E3 ubiquitina ligasi putative, che svolgono ruoli essenziali nella regolazione di processi quali ciclo cellulare e sviluppo embrionale. Nel genoma di riccio di mare esistono copie multiple di geni contenenti trim box. In particolare, in Paracentrotus lividus, è stato identificato un locus che include due copie, probabilmente originatesi da un evento di duplicazione, di un gene codificante per il fattore con motivo TRIM, denominato strim1 (sea urchin trim1). Entrambi i geni consistono di un singolo esone e mostrano un’elevata identità di sequenza. Con particolare interesse è stata individuata, a livello del promotore putativo di entrambe le copie di strim1, la presenza di regioni di sequenza con elevata identità a segmenti dell’elemento trasponibile Helitron-N2. Ciò potrebbe suggerire meccanismi complessi di evoluzione della famiglia multigenica in esame. Durante l’embriogenesi, la trascrizione zigotica di strim1 ha inizio a stadi precoci e raggiunge il picco massimo allo stadio di gastrula. I livelli di trascritto si riducono, poi, progressivamente, e allo stadio di pluteo risultano difficilmente rilevabili. Inoltre, esperimenti di ibridazione in situ su embrioni interi hanno mostrato che i trascritti strim1 sono caratterizzati da una localizzazione asimmetrica nell’embrione, ristretta esclusivamente all’ectoderma orale. In particolare, allo stadio di gastrula si riscontra localizzazione ectodermica in corrispondenza dei siti di localizzazione ventro-laterale dei clusters di cellule del mesenchima primario, coinvolte nel processo di scheletogenesi. L’over-espressione di strim1 determina anomalie scheletriche, mentre la perdita di funzione, indotta mediante l’iniezione in zigoti di oligonucleoditi morfolino antisenso, altera il posizionamento delle PMCs e blocca la scheletogenesi. Tale processo risulta ripristinato da una sorgente clonale di strim1 in embrioni morfanti. Interessanti risultati mostrano che Otp e il fattore trascrizionale Pax2/5/8 costituiscono bersagli molecolari della segnalazione Strim1 dipendente in cellule ectodermiche. Inoltre, l’iniezione in zigoti dei relativi trascritti esogeni consente il recupero del corretto programma scheletogenico, bloccato dalla perdita di funzione di strim1. Ulteriori evidenze, suggeriscono, infine, che fgfA è parte del medesimo network di segnalazione di Strim1. strim1 svolge, quindi, un ruolo cruciale nel controllo del differenziamento e del posizionamento delle PMCs nell’ambito della morfogenesi dello scheletro embrionale.