p Um novo estudo indica um papel essencial para um gene herdado da mãe no desenvolvimento embrionário. O estudo descobriu que o peixe-zebra que não conseguiu herdar instruções genéticas específicas da mãe desenvolveu defeitos fatais no início do desenvolvimento, mesmo que o peixe pudesse fazer sua própria versão do gene. O estudo de pesquisadores da Universidade de Princeton foi publicado em 15 de novembro no jornal eLife . p Quando as fêmeas dos animais formam óvulos dentro de seus ovários, eles depositam RNAs mensageiros (mRNAs) - uma espécie de conjunto de instruções genéticas - no citoplasma do óvulo. Após a fertilização, esses mRNAs fornecidos pela mãe podem ser traduzidos em proteínas necessárias para os estágios iniciais do desenvolvimento embrionário, antes que o embrião seja capaz de produzir seus próprios mRNAs e proteínas.

p Mais de trinta anos atrás, os pesquisadores descobriram que os mRNAs que codificam uma proteína chamada Vg1 são depositados no citoplasma de ovos de rã. "vg1 é famoso por ser um dos primeiros mRNAs maternos reconhecidos, "disse Rebecca Burdine, professor associado de biologia molecular em Princeton. "Uma grande quantidade de artigos foi escrita sobre como este RNA é localizado e regulado, mas nunca ficou claro o que a proteína Vg1 realmente faz no embrião em desenvolvimento. "

p No estudo, Burdine e dois estudantes de graduação Jose Pelliccia e Granton Jindal usaram a edição do gene CRISPR / Cas9 para remover Vg1, conhecido como Gdf3 em peixe-zebra. Embriões que não podiam produzir nenhum Gdf3 próprio - mas receberam uma porção saudável do mRNA do gdf3 de suas mães - desenvolveram-se perfeitamente normalmente. Mas os embriões que não receberam gdf3 mRNA materno mostraram grandes defeitos no início de seu desenvolvimento, morrendo apenas três dias após a fertilização.

p "Se o gdf3 não for fornecido ao ovo pela mãe, o ovo fertilizado não pode produzir dois dos três principais tipos de células necessárias para o desenvolvimento, "Disse Burdine." Os embriões não têm todos os [tipos de células conhecidos como] mesoderme e endoderme e são deixados com pele e algum tecido neural, [que derivam do terceiro tipo de célula principal, o ectoderma]. "

p Vg1 / Gdf3 é um membro da família TGF-beta de moléculas de sinalização celular. Dois outros membros desta família, Ndr1 e Ndr2, são necessários para formar o mesoderme e o endoderme no início do desenvolvimento do peixe-zebra. Embriões sem gdf3 fornecido pela mãe parecem muito semelhantes aos embriões sem essas duas proteínas, que são análogas às proteínas Nodal 1 e 2 em mamíferos.

p Os pesquisadores descobriram que o gdf3 materno é necessário para que o Ndr1 e o Ndr2 sinalizem nos níveis necessários para induzir adequadamente a formação de células do mesoderma e do endoderma em embriões de peixe-zebra iniciais. Na ausência de gdf3, A sinalização de Ndr1 e Ndr2 é drasticamente reduzida e o desenvolvimento embrionário dá errado.

p A sinalização nodal também é necessária posteriormente no desenvolvimento do peixe-zebra, quando ajuda a estabelecer diferenças entre os lados esquerdo e direito do embrião em desenvolvimento. Faz isso, em parte, direcionando a formação de um órgão conhecido como vesícula de Kupffer, cuja forma assimétrica ajuda a determinar os lados esquerdo e direito do embrião. Subseqüentemente, A sinalização nodal induz a expressão de uma terceira proteína nodal, chamado canhoto, em um grupo de células mesodermas no lado esquerdo do embrião.

p Para investigar se o mRNA de gdf3 fornecido pela mãe também desempenha um papel na padronização esquerda-direita, os pesquisadores usaram uma série de truques experimentais para fornecer aos embriões proteína Gdf3 suficiente para formar o mesoderma e o endoderma e sobreviver até os estágios finais do desenvolvimento embrionário.

p Como previsto, esses embriões apresentaram defeitos na padronização esquerda-direita. As vesículas de Kupffer eram anormalmente simétricas em forma, e a expressão do canhoto foi bastante reduzida, sugerindo que o gdf3 também é necessário para a sinalização Nodal ideal durante os estágios posteriores do desenvolvimento embrionário. Nesta fase, Contudo, O gdf3 embrionário parece ser capaz de fazer o trabalho se o gdf3 fornecido pela mãe estiver ausente.

p As proteínas nodal e Vg1 são conhecidas por se ligarem umas às outras em outras espécies. "Assim, hipotetizamos que Gdf3 combina com Ndr1 e Ndr2 para facilitar a sinalização Nodal durante o desenvolvimento do peixe-zebra, atuando como um fator essencial na padronização embrionária, "disse Pelliccia, um estudante de graduação em biologia molecular. O co-autor Jindal obteve seu Ph.D. em engenharia química e biológica em 2017.

p Ao mesmo tempo que Burdine e colegas, dois outros grupos de pesquisa, liderado por Joe Yost da Universidade de Utah e Alex Schier da Universidade de Harvard, fez descobertas semelhantes sobre o papel do gdf3 durante o desenvolvimento do peixe-zebra. "Todos os três grupos trabalharam juntos para submeter e publicar em conjunto em eLife , permitindo que os alunos envolvidos recebam crédito por seu trabalho árduo, "Disse Burdine." É um grande exemplo de como a ciência deve ser feita. "