La proteina Pentagone nello sviluppo embrionale

SCOPERTE – Come fanno le cellule di un embrione a sapere dove sono collocate nel corpo e in che modo dovrebbero svilupparsi? Perché alcune cellule formano le dita e altre no? Un gruppo di biologi dell’Università di Friburgo, in Germania, ha studiato i processi che controllano queste fasi dello sviluppo di un organismo utilizzando come modello il moscerino Drosophila melanogaster.

Gli scienziati hanno individuato il meccanismo per il quale sulle ali del noto moscerino della frutta, in alcuni specifici punti e ad una distanza ben definita l’una dall’altra, si formerebbero le tipiche vene o nervature. A determinare queste caratteristiche sarebbe una proteina, Pentagone, in grado di diffondere un particolare segnale nell’ala che indica alle cellule come comportarsi. L’azione di Pentagone è strettamente connessa a quella di un’altra proteina, Dpp, anch’essa cruciale per lo sviluppo dell’animale. In particolare, a giocare un ruolo determinante nello sviluppo delle vene sarebbe il gradiente di concentrazione della proteina Dpp presente nell’ambiente cellulare, controllato da Pentagone e in grado di attivare i geni responsabili della formazione delle vene sulle ali del moscerino.

Osserviamo nel dettaglio il meccanismo studiato dal gruppo di ricerca. Le cellule collocate al centro della futura ala producono Dpp, che si diffonde nel tessuto diluendosi man mano che si allontana dal punto di origine, formando un gradiente di concentrazione. Il destino delle cellule è determinato dal gradiente di Dpp, cioè dalle concentrazioni di proteina in cui sono immerse. Le vene, nello specifico, si sviluppano a distanze ben definite solo quando vengono raggiunte determinate soglie di concentrazione di Dpp. Le cellule collocate lontano dalla sorgente di Dpp, di contro, producono Pentagone, responsabile della diffusione del Dpp nel tessuto e del gradiente di concentrazione nella rete cellulare. Se Pentagone non fosse prodotto, la proteina Dpp rimarrebbe bloccata nel punto di produzione e le ali degli insetti si presenterebbero poco sviluppate e senza la vena esterna. Nello studio, pubblicato di recente sulla rivista eLife, i ricercatori hanno chiarito anche i meccanismi molecolari della differenziazione cellulare che dipende da questi segnali molecolari.

I principi fondamentali illustrati nello studio sono validi anche per gli esseri umani, commenta Giorgos Pyrowolakis, a capo del gruppo di ricerca. Nella nostra specie questi meccanismi controllerebbero alcuni aspetti dello sviluppo come la formazione delle dita.

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