¿Quién hubiera dicho que los remolinos del pelo tienen que ver con el crecimiento de las neuronas? ¿O con algo tan importante como el cierre del tubo neural? Pues sí. En todos esos fenómenos cobra importancia el sentido de orientación de la célula, su capacidad para saber qué posición ocupa en relación a otras células. Es una de las conclusiones de un reciente trabajo sobre genes implicados en proporcionar ese mecanismo de GPS a las células. La importancia de este sistema queda clara cuando se destruye, como se demuestra en los ratones transgénicos sin GPS creados por los investigadores.
Hace algunos años el grupo de Jeremy Nathans, del Howard Hughes Medical Institute, se dedicaba sobre todo a tratar de entender los detalles del funcionamiento de la retina. Pero se tropezaron con un hallazgo que alteró la trayectoria de sus investigaciones, o al menos la diversificó. Nathans y su grupo descubrieron que el desarrollo de los capilares que irrigan la retina está controlado por un sistema basado en la familia de genes Frizzled, relacionados a su vez con la formación de patrones complejos durante el desarrollo animal. Desde entonces el grupo investiga también la función de esta familia de genes en el desarrollo embrionario de mamíferos, creando ratones transgénicos que carecen de uno o varios Frizzleds.
Frizzled6
Los genomas de mamíferos secuenciados hasta ahora incluyen una decena de genes Frizzled. El último trabajo del grupo de Nathans tiene que ver con Frizzled6: los investigadores han descubierto que este gen proporciona una especie de plantilla genérica que determina la disposición de los folículos capilares. «Frizzled6 se expresa en los folículos capilares y en la piel», escribe Nathans. «En su ausencia, estas estructuras tienen un aspecto normal vistas al microscopio, pero en lugar de disponerse en líneas paralelas, como es lo habitual, los pelos de gran parte de la superficie corporal están organizados en grandes espirales, o en crestas y ondas».
El desarrollo de los capilares que irrigan la retina está controlado por un sistema basado en la familia de genes Frizzled
Pero a los investigadores no les bastó esa observación. También les llamó la atención otro detalle: «Lo curioso es que algunos de estos patrones son idénticos en todos los animales, como el sentido de las espirales en la pata, mientras que otros patrones son propios de cada individuo, lo mismo que las huellas dactilares. Esto nos hizo interesarnos mucho por averiguar el origen de los defectos en la distribución de los folículos», señala este investigador. El misterio queda resuelto en un trabajo que publican ahora en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, (PNAS). Lo que ocurre es que son dos los mecanismos que dirigen la orientación del pelo: uno depende de Frizzled6, actúa en fases del desarrollo tempranas y es global ?afecta a todo el organismo-, mientras que el segundo no tiene que ver con Frizzled6 y entra en acción más tarde y a escala local. Este segundo mecanismo consigue homogeneizar la orientación de folículos vecinos, de forma que al final se logra un patrón más o menos ordenado incluso cuando no se tiene una plantilla de partida -como en el caso de los ratones sin el gen Frizzled6-.
Reorganización
Aunque los investigadores no saben cuál es este segundo mecanismo de acción local, han logrado hacer un modelo matemático que describe su interacción con el mecanismo global. Es un modelo basado en un sistema en apariencia sin ninguna relación: la disposición de los átomos en un imán. Curiosamente, la forma en que los átomos en el hierro se influyen entre sí para alinearse y dar lugar a la formación del imán es análoga a las interacciones locales entre los folículos (interacciones que determinan su orientación). «No conocemos el mecanismo, pero este modelo muestra cómo una señal global produce sólo un alineamiento burdo de los folículos, que es posteriormente refinado por una acción local. Es exactamente lo que vemos en la piel», dice Nathans.
Este modelo será útil a la hora de buscar la maquinaria molecular implicada en este proceso. El hallazgo tiene varias implicaciones. Una de ellas se refiere al propio concepto de cómo son los folículos capilares: a pesar de su gran tamaño, explican los investigadores, su disposición es móvil -lo que efectivamente hace posible que se reorganicen mediante el segundo mecanismo local y más tardío-. «Descubrir este tipo de movilidad fue bastante llamativo, porque la mayoría de quienes trabajan en biología de la piel describían los folículos capilares en la dermis básicamente como postes de teléfono encajados en cemento», dice Nathans.
Otras implicaciones tienen que ver con otros sistemas en los que también es fundamental el disponer de un sistema de GPS. Según los investigadores, «algunas de las estrategias que emplean los folículos capilares podrían estar actuando también en otros sistemas en los que las estructuras celulares se orientan respecto al eje del cuerpo». Es el caso de las plumas, de las escamas, de los bigotes de las moscas…pero también de los cilios del oído interno, que intervienen en la percepción auditiva, o incluso de las huellas dactilares humanas.
Los investigadores apuntan incluso una relación con el desarrollo neuronal y con el cierre del tubo neural. Una pista en esa dirección es que otro miembro de la familia Frizzled, en este caso Frizzled3, controla el desarrollo de los axones -las terminaciones de las neuronas por donde se transmite el impulso nervioso- en el cerebro. El grupo de Nathans ha demostrado que cuando falta Frizzled3 los axones no logran llegar a su destino. También han creado ratones que no tenían ni Frizzled3 ni Frizzled6: «Estos ratones no lograban cerrar el tubo neural […], y también mostraban un defecto en la orientación de las células sensoriales en el oído interno», explican los autores. Los investigadores creen que «aunque la distribución del pelo y el crecimiento de los axones puedan parecer procesos no relacionados entre sí, ambos requieren que estructuras locales -pelos o axones- perciban su entorno».
«Sospechamos que todos estos procesos de desarrollo emplean la misma maquinaria molecular básica para descifrar las coordinadas espaciales de los tejidos en que operan», añaden. Este sistema parece funcionar como un sistema de posicionamiento global, un sistema de navegación que proporciona información de posición a células que deben coordinar sus movimientos u orientación con el plan global del cuerpo.
