Un estudio revela nuevos datos sobre las leyes que regulan el desarrollo embrionario

En concreto, un trabajo para estudiar cómo se forma el ala en la Drosophila, liderado por los investigadores Marco Milán, del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y Javier Buceta, del Centro especial de Investigación en Química Teórica (CeRQT) –ubicados en el Parque Científico de Barcelona (PCB)–, ha permitido descubrir una nueva función genética que interviene en este proceso y mejorar la comprensión de las leyes internas que lo regulan. El artículo se publica hoy 11 de julio en la revista PLoS One.

El desarrollo de un ser vivo se basa en unas leyes generales que están inscritas en el código genético de cada célula y que hacen posible que se especialicen, modificando la manera de dividirse, su forma y su comportamiento. Estos cambios están coordinados por una serie de indicaciones que deben ser correctamente interpretadas dentro de la célula, lo que significa que la información tiene que pasar a lo largo de una vía de moléculas de señalización. Estas vías se han conservado en la evolución, por eso, los estudios con modelos como la mosca de la fruta aportan información sobre estos mismos procesos en humanos y en otros animales.

El grupo en Biología del Desarrollo de Drosophila del IRB Barcelona, que lidera Marco Milán, estudia las señales que guían el desarrollo de las alas en la Drosophila. Las alas se generan a partir de un conjunto de células agrupadas en diferentes segmentos o compartimentos que nunca se mezclan, y que permiten la construcción simétrica de las partes dorsal y ventral a partir de un límite o de una frontera. Este proceso de subdivisión en compartimentos también tiene lugar en la formación del sistema nervioso central en los vertebrados, y los genes y vías de señalización involucrados se conservan tanto en Drosophila como en vertebrados.

Hasta ahora, los biólogos intuían cómo se generaba el límite o frontera entre estos compartimentos, pero no se había hecho un estudio sistemático que tuviese en cuenta todos los elementos descritos al respecto. Por este motivo, y con el apoyo de un grupo del CeQRT, liderado por Javier Buceta, decidieron recurrir a la modelización matemática para entender mejor los mecanismos internos que lo regulaban. De este modo se detectaron algunas interacciones en las vías de señalización que pusieron de manifiesto contradicciones y demostraron que en su modelo faltaba un elemento clave. “Gracias a esta simulación por ordenador hemos hallado una nueva función genética que asegura la estabilidad del sistema y nos ha permitido comprobar su robustez. Este estudio revela que la modelización es una herramienta muy útil para descubrir in silico nuevas propiedades de un sistema biológico y poder corroborarlas después in vivo”, explica Milán.

En este sentido, Buceta que lidera un grupo de modelización de procesos biológicos (The SiMBioSys) en el CeRQT explica que “la ventaja que ofrecen las técnicas de modelización es que permiten simular las interacciones genéticas y celulares como un conjunto de ecuaciones matemáticas y, por tanto, determinar la viabilidad de un mecanismo biológico”. Para estudiar la estabilidad del sistema, se hicieron alrededor de 45.000 experimentos in silico diferentes introduciendo variaciones en unos 20 parámetros. Los resultados han permitido elucidar los parámetros más relevantes del sistema y confirmar que el mecanismo biológico mantenía su funcionalidad en un 91% de los casos analizados. Según los investigadores Milán y Buceta “este estudio confirma la hipótesis de que si esta red génica se ha mantenido durante la evolución, tanto en los vertebrados como en los insectos, es precisamente porque es muy estable y robusta”.

Artículo de referencia

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