Dinámica del citoesqueleto de acto-miosina durante la transición epitelio-mesénquima de los precursores del órgano de la lateralidad en pez cebra

Abstract

El órgano de la lateralidad es una estructura supra-celular encargada de establecer el eje izquierda-derecha durante el desarrollo embrionario de vertebrados. En el pez cebra, los precursores del órgano de la lateralidad (POL) forman un pequeño grupo de aproximadamente 20-30 células que surgen tras la delaminación de un subconjunto de células epiteliales pertenecientes al epitelio envolvente superficial (EES), lo cual es mediado por un proceso de transición epitelio-mesénquima (TEM). Basado en resultados preliminares que revelaron la acumulación de F-actina en la cara apical de los POL durante su delaminación, el objetivo de este trabajo de tesis fue investigar la dinámica de este proceso y explorar un posible papel de mecanismos de constricción apical en el proceso. Para ello se combinaron metodologías de immunofluorescencia indirecta en embriones fijados, microscopia in vivo de sábana de luz y disco rotatorio en embriones transgénicos que marcan F actina y miosina no muscular con proteínas fluorescentes, y análisis de imágenes. Se observó que los POL se originan de las células del EES dorsal, tanto marginal como submarginal, por un proceso de delaminación asincrónico con respecto a su inicio, duración y término. En este proceso, la disminución del área apical de los POL se correlaciona con un aumento de intensidad de actina, y con la existencia de cuatro dinámicas de acto-miosina en el área apical de los POL, denominadas medial, hacia el borde, cortical y de cierre tipo cremallera. Los resultados de esta tesis sugieren que la delaminación de una célula del EES destinada a ser POL es mediada por un proceso autónomo de contracción apical del citoesqueleto de acto-miosina durante la TEM. Este trabajo muestra, por primera vez, cómo operan los flujos de acto-miosina en los procesos de TEM y sugieren un mecanismo de delaminación mediante el cual se impediría el aumento de la resistencia del tejido circundante, disminuyendo el estrés mecánico de la contracción apical de los POL.

The laterality organ is a supra-cellular embryonic structure formed during gastrulation that is involved in the establishment of left-right asymmetry in vertebrates. In zebrafish, laterality organ precursors (LOP) form a small group of approximately 20 to 30 cells that arise after the delamination of a subset of cells from the extra-embryonic surface enveloping epithelium (SEE), a process mediated by an epithelial-to mesenchymal transition (EMT). Based on preliminary results that reveal an accumulation of F-actin in the apical surface of LOP during their delimitation, in this thesis we aimed to investigate the dynamics of this process and to explore a possible role for apical constriction mechanisms within the process. To this end, we combined a series of methodological approaches, including in vivo light-sheet and spinning-disk microscopy in transgenic embryos, labeling of F-actin and non-muscular myosin with fluorescent proteins, indirect immunofluorescence in fixed embryos, and image analysis. We observed that the LOP originate by delamination from cells of the dorsal SEE located in both marginal and submarginal positions. The delimitation process of LOP was asynchronous with respect to their onset, duration and end. We also observed that during LOP delimitation, the decrease of apical area correlates with an increase in actin intensity, and identified four dynamics of non-muscular myosin in the apical area that associated to this process: medial, towards the border, cortical and zipper-like closure. The results of this thesis show for the first time how actin-myosin dynamics operates during EMT. The process of delimitation of LOP appear mediated by the actin-myosin cytoskeleton in a cell-autonomous manner, through an asynchronous process of apical constriction.