Expresión y función de lin28 durante la metamorfosis de Drosophila melanogaster

Abstract

La metamorfosis es un proceso de cambios post-embrionarios que ocurren durante el desarrollo de algunos animales como anfibios e insectos. Ambas clases presentan cambios morfológicos drásticos en su desarrollo y han sido modelos experimentales clásicos para entender el efecto de hormonas en la metamorfosis. En insectos, hormona ecdisona es el principal regulador del proceso de metamorfosis. la Por otro lado, los genes heterocrónicos regulan el orden de los eventos durante el desarrollo del organismo. Éstos se describieron primero en C. elegans, pero se han encontrado en diferentes especies, siendo el gen lin28 uno de los más conservados. Lin28 se expresa en Larva 1 y regula la transición a Larva 2, durante el desarrollo de C. elegans. La sobreexpresión de Lin28 retrasa la entrada en metamorfosis de X. laevis y la pubertad en mamiferos. Sin embargo, no se ha analizado si lin28 participa en el proceso de metamorfosis en Drosophila melanogaster. En esta tesis, se estudió el patrón de expresión espacial y temporal de lin28 y su rol durante el período larval (y metamorfosis). lin28 se expresa en el sistema nervioso central (SNC). Sin embargo, no se identificó el tipo celular que expresa lin28 durante el estadio de Larva Instar 3 wandering, previo a la metamorfosis. El análisis funcional, mediante pérdida de función con alelos de lin28, evidenció un adelanto en la formación de pupario, un menor tamaño de las pupas y un aumento en los niveles de expresión del Receptor de Ecdisona y del Broad-Complex. Sumado a esto, se observó un retraso en la temporalidad de la degradación de la glándula salival. Por el contrario, la ganancia de función de lin28 induce un aumento en el tamaño larvario, sin generar cambios en el perfil de expresión de genes de respuesta a ecdisona con excepción de let7-Complex. La sobreexpresión de lin28 induce la muerte de los animales durante la metamorfosis por lo que no se pudo realizar otros análisis. Estos resultados sugieren que lin28 participa en la metamorfosis en D. melanogaster.

Metamorphosis is defined as a process of post-embryonic changes during the development of some animals such as amphibians and insects. Both classes present drastic morphological changes in their development and have been traditional experimental models to understand the effect of hormones on metamorphosis. In insects, the ecdysone hormone is the main regulator of the metamorphosis process. Heterochronic genes regulate the order of events during the development of the organism. These genes were first described in C. elegans, but have been found in different species. Lin28 is one of the most conserved heterochronic genes. During the development of C. elegans, Lin28 is expressed in Larva 1 and regulates the transition to Larva 2. Over expression of Lin28 delays the onset of metamorphosis in X. laevis and puberty in mammals. However, it has not been analyzed if lin28 participates in the process of metamorphosis in D. melanogaster. In this thesis, we studied the spatial and temporal expression pattern of lin28 and its role during the larval period (and metamorphosis). We found that lin28 is expressed in the central nervous system (CNS). However, the cell type expressing lin28 was not identified during the stage of Larva Instar 3 wandering, prior to the metamorphosis. Functional analysis, by the loss of function with lin28 alleles, showed an accelerated puparium formation, a lower size of the pupae and increased expression levels of the Ecdysone and Broad-Complex Receptor compared to wild-type animals. In addition, a delay in the temporality of salivary gland degradation was observed. Lin28 gain of function induces an increase in larval size, without generating changes in the expression profile of ecdysone response genes except for let7-Complex. Lin28 overexpression induces the death of animals during metamorphosis. Altogether, these results suggest that lin28 participates in the metamorphosis of D. melanogaster.