Mecanismos de adquisición de identidad neuronal y control del número celular en la cuerda nerviosa ventral de Drosophila melanogaster

• Autores: Pablo Baladrón de Juan
• Directores de la Tesis: Jonathan Benito Sipos (dir. tes.), Ignacio Monedero Cobeta (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
• Idioma: español
• Número de páginas: 165
• Tribunal Calificador de la Tesis: Marta Andrés de Miguel (presid.), Cristina Grande Pardo (secret.), Raquel Barajas Azpeleta (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología humana
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    El sistema nervioso presenta una complejidad en número y tipos celulares abrumadora, que permite funciones tan complejas como la memoria o el aprendizaje. Entender cómo durante el desarrollo embrionario un número limitado de células madre puede dar lugar a dicha complejidad, es fundamental para entender situaciones patológicas y para el desarrollo de terapias de medicina regenerativa. Para profundizar en este proceso, utilizamos como modelo la cuerda nerviosa ventral (CNV) del embrión de Drosophila melanogaster, que presenta gran diversidad de identidades neuronales con un número muy reducido de células y multitud de herramientas que facilitan su estudio. El desarrollo de diversos tipos celulares con el número de células adecuado, requiere la acción de factores de transcripción, que permiten la expresión diferencial de genes. Concretamente, los factores Hox y los factores temporales son fundamentales en este proceso. Sin embargo, se desconoce cómo se integra la información aportada por estos dos tipos de factores. Por ello, estudiamos su función en la determinación de dos tipos celulares pertenecientes al mismo linaje: las neuronas serotoninérgicas y las neuronas corazoninérgicas. Comprobamos que los factores Hox Ultrabithorax y Abdominal-A determinan el destino corazoninérgico y reprimen el destino serotoninérgico, mientras que los factores temporales Hunchback y Kruppel promueven el destino serotoninérgico y reprimen el destino corazoninérgico. Demostramos, por tanto, una lógica regulatoria entre estos factores para discernir entre dos identidades celulares concretas. Por otro lado, el número de genes relacionados con el control del número y tipo de células durante el desarrollo del sistema nervioso es todavía limitado. Por ello, realizamos una búsqueda genética visualizando distintos tipos celulares. Encontramos que el factor de dominio POU Ventral veins lacking (Vvl) actúa en la especificación neuronal, reprimiendo el destino neurona corazoninérgica en las neuronas serotoninérgicas. Además, Vvl participa en las neuronas Va-Capa controlando su número mediante la inducción de muerte celular programada. En definitiva, demostramos una lógica regulatoria entre factores Hox y factores temporales para especificar identidades neuronales concretas, y descubrimos que el factor de dominio POU Vvl es capaz de participar tanto en la especificación neuronal como en el control del número de células durante el desarrollo de la CNV de D. melanogaster

  • English

    The nervous system is composed of an overwhelming diversity of cell types and number of cells, which allows functions as complex as memory or learning. Understanding how a limited number of stem cells can give rise to such complexity during embryonic development is essential for understanding pathological situations and for the development of regenerative medicine therapies. To study this process, we use the ventral nerve cord (VNC) of Drosophila melanogaster embryo as a model, which has a great diversity of systems of neurons composed by a very small number of cells and a multitude of tools that facilitate the study. During the development of the nervous system, the action of transcription factors is essential to specify different types of neurons in the correct numbers. Specifically, the Hox and temporal factors are fundamental in this process. However, little is known about how the information provided by these two types of factors is integrated. For this reason, we studied the function of Hox and temporal factors in the determination of two cell types belonging to the same lineage: serotonergic neurons and corazoninergic neurons. We found that the Hox factors Ultrabithorax and Abdominal-A determine the corazoninergic fate and repress the serotonergic fate, while the temporal factors Hunchback and Kruppel promote the serotonergic fate and repress the corazoninergic fate. Therefore, we demonstrate a regulatory logic between these factors to distinguish between two specific cell identities. On the other hand, the number of genes related with the control of the number and type of cells during the development of the nervous system is still limited. For this reason, we carried out a genetic screen visualizing different cell types. We found that the POU domain factor Ventral veins lacking (Vvl) participates in neuronal specification, repressing corazoninergic fate in serotonergic neurons. Besides, Vvl acts on Va-Capa neurons controlling the number of cells by inducing programmed cell death. In conclusion, we demonstrate a regulatory logic between Hox and temporal factors to determine specific neuronal identities. We also demonstrate that the POU domain factor Vvl can participate in both neuronal specification and cell number control during development of the VNC of D. melanogaster