Estudio de la participación de Cadherina 6 durante la morfogénesis asimétrica del órgano parapineal en pez cebra

Abstract

En esta tesis, nos adentramos en los mecanismos celulares y moleculares que subyacen al desarrollo de las asimetrías cerebrales en vertebrados, usando al pez teleósteo cebra (Danio rerio) como modelo de estudio. En particular, estudiamos la morfogénesis temprana del órgano parapineal, el primer evento morfológico de asimetría que desencadena una serie de eventos de diferenciación y morfogénesis que establecen un circuito neuronal asimétrico centrado en las neuronas epitalámicas, la región más dorsal del diencéfalo de este animal. Trabajos previos han demostrado que la activación asimétrica de la vía de Señalización Nodal en el epitálamo izquierdo antecede a los eventos de morfogénesis del órgano parapineal y que esto se asocia a comportamientos celulares diferenciales entre las células precursoras parapineales derechas e izquierdas. En este contexto, planteamos la participación de la proteína de adhesión dependiente de calcio Cadherina 6 (Cdh6) como un posible efector rio abajo de la vía Nodal en la morfogénesis asimétrica del órgano parapineal, facilitando la compactación de las células precursoras izquierdas y la migración de las células precursoras derechas hacia el lado izquierdo. Para ello utilizamos hibridación in situ fluorescente y análisis de imágenes para detectar en forma cuantitativa la expresión in toto de cdh6 durante el desarrollo y, en conjunto con la inyección de oligonucleótidos morfolino antisentido, para investigar la expresión de cdh6 en condiciones de ausencia y expresión bilateral de Nodal epitalámico. Además, utilizamos la inyección de morfolinos para inducir la pérdida de función de Cdh6 e investigar su efecto en la morfogénesis parapineal. Nuestros resultados demostraron que cdh6 se expresa en las células precursoras parapineales, siendo en condiciones silvestres mayor en el territorio derecho. Observamos que en ausencia de Nodal epitalámico la expresión de cdh6 se simetriza, y que en presencia de Nodal epitalámico bilateralmente simétrico, la expresión de cdh6 se apaga desde las 28 horas post fertilización. Estos resultados indican que la Vía Nodal es necesaria para generar asimetrías en la expresión de cdh6 en el epitálamo de pez cebra, y sugieren que esto sería mediado por una inhibición o represión de la expresión de cdh6 en el territorio izquierdo. La pérdida de función de Cdh6 durante el desarrollo resulta en una simetrización de la posición del órgano parapineal y alteraciones en la organización celular sugerentes de un requerimiento de Cdh6 para mediar los comportamientos asimétricos de los precursores parapineales derechos. En resumen, nuestros hallazgos respaldan la hipótesis de que Cdh6 desempeña un papel fundamental en la morfogénesis asimétrica del órgano parapineal, y sugieren que Cdh6 participaría en la modulación de la migración de las células precursoras derechas hacia la izquierda. Los resultados de esta tesis proporcionan una nueva perspectiva sobre los mecanismos que dan origen a las asimetrías cerebrales en vertebrados.

I n this thesis, we delve into the cellular and molecular mechanisms underlying the development of brain asymmetries in vertebrates using zebrafish ( Danio rerio ) as a study model. We investigate the early morphogenesis of the parapineal organ, the initial asymmetr ic morphological event triggering a series of differentiation and morphogenesis events that establish an asymmetric neural circuit centered on the epithalamic neurons, the most dorsal region of this animal's diencephalon. Previous studies have demonstrated that the asymmetric ac tivation of the Nodal Signaling pathway in the left epithalamus precedes the morphogenesis events of the parapineal organ and is associated with differential cellular behaviors between right and left parapineal precursor cells. In this context, we propose the participation of the calcium dependent adhesion protein Cadherin 6 (Cdh6) as a potential downstream effector of the Nodal pathway in the asymmetric morphogenesis of the parapineal organ, promoting the compaction of left precursor cells and the migration of right precurs or cells to the left side. To address this, we employed fluorescent in situ hybridization and image analysis to quantitatively detect the in toto expression of cdh6 during development. Additionally, through the injection of antisense morpholino oligonucleotides, we investigated the expression of cdh6 under conditions of absent and bilaterally symmetric epithalamic Nodal expression. Furthermore, we used morpholino injection to induce the loss of Cdh6 function and explore its effect on parapineal morphogenesis. Our results demonstrated that cdh6 is expressed in parapineal precursor cells, with wild type conditions showing higher expression in the right territory. We observed that in the absence of epithalamic Nodal, cdh6 expression becomes symmetrical, and in the presence of bilaterally epithalamic Nodal, cdh6 expression is extinguished from 28 hours post fertilization. These findings indicate that the Nodal pathway is necessary to generate asymmetries in cdh6 expression in the zebrafish epithalamus, suggesting that this occurs through inhibition or repression of cdh6 expression in the left territory. Loss of Cdh6 function during development results in a symmetrization of the parapineal organ position and alterations in cellular organization, suggestive of a requirement for Cdh6 in mediating the asymmetric behaviors of right parapineal precursors. In summary , our findings support the hypothesis that Cdh6 plays a fundamental role in the asymmetric morphogenesis of the parapineal organ, suggesting that Cdh6 is involved in modulating the migration of right precursor cells to the left. The results of this thesis provide a new perspective on the mechanisms underlying brain asymmetries in vertebrates.