Thread by @lmescu

16. Ultrabithorax. La cabeza sobre los hombros, desde los hombros los brazos, el tronco, las piernas… ¡Qué fácil! ¡Todo en su sitio!
Pero, ¿Por qué no salen los brazos desde la cintura? ¿Por qué no aparecen los ojos en las rodillas? Una #MoscaGen con 4 alas ayuda a entenderlo.

La mutación de Ultrabithorax (Ubx), este gen con nombre de disco de música electrónica ochentera, ayudó a encontrar las respuestas a todas esas preguntas. Aunque fue un proceso muy lento en el que muchos grupos de investigación colaboraron.

Vayamos por partes (o segmentos). Los insectos tienen su cuerpo organizado por segmentos. Los del embrión tienen su correspondencia con partes del adulto. Esto esta representado en el esquema por colores (Modificado de PLoS ONE 5(5): e10820).

En el embrión hay un grupo de genes, los genes Hox, que van a darle la identidad a cada uno de los segmentos. Le ponen ya una etiqueta de lo que serán en adulto. Etiquetas como “segmento abdominal 4, A4” o “segmento torácico 2, T2” (T2, amarillo, es donde salen las alas).

El mecanismo por el cual se ponen estas etiquetas es muy complicado… se tardaron muchos años en saber que en la mosca había 8 genes Hox (realmente son los 8 Hox y muchos otros más).

Lo que se ve en la foto de la mosca de cuatro alas es una mutación homeótica. La homeosis es el cambio de una región, por algo parecido a otra región. Aquí, ha desaparecido el segmento T3 de la mosca y se ha cambiado por uno similar al segundo (T2).

Moscas con más de dos alas habían sido descritas por Bridges, que trabajaba con el pionero Morgan (ver 3. white). Aunque esta foto es mucho posterior y fue realizada por Ed Lewis, que pasó toda su vida estudiando Ubx y el resto de genes Hox.

Lewis investigó qué mecanismos podían dar lugar a estos espectaculares fenotipos. Se tardaba años en saber si una mutación afectaba a uno o varios genes. Incluso ocurría que mutaciones atribuidas a varios genes, luego resultaban ser solo uno. Esto pasó con Ubx.

A mí Lewis parece sacado de la película “Up”, y como su protagonista persiguió un sueño y tuvo recompensa… En 1978 publicó la resolución del puzzle: en general “Los genes que se expresan en la zona posterior reprimen a los anteriores”

En el esquema simplificado de abajo los diferentes colores representan la correspondencia entre embrión y adulto, pero también los lugares donde se expresan los genes Hox. Unos más anteriores que otros. Esto es clave.

En el WT, Ubx hace la parte posterior del tórax y los balancines (verde en la foto anterior).

Sin Ubx, no solo es que no se formen esas estructuras, sino que además, el gen justo anterior (amarillo) dirige la formación de otro tórax anterior con sus alas. Y da esta mosca.

Por todo esto Lewis consiguió en 1995 el Premio Nobel (junto a otras dos personas de las que hablaré pronto) por descifrar el puzzle del control genético de la identidad de las partes del cuerpo de los animales. Ahí es nada.

El trabajo de muchos otros laboratorios fue dando detalles de las funciones de cada gen. No fue sencillo. La expresión real de los genes es como en esta foto (Lemons D, McGinnis W, 2006). Los territorios no son siempre excluyentes. Is very complicated todo esto.

A la vez se descubrió que todos los genes Hox eran proteínas reguladoras de otros genes y que todas compartían una región similar, el “homeodominio”. Con esa región se pegaban al ADN y se regulaban unos a otros.

Esto fue clave para encontrar todos los genes Hox (son muchos más de 8) en ratones... y en homo sapiens.

Y para ver qué hacían.

Y... no creo que os sorprenda que el orden de los genes sea el mismo, el sistema de regulación sea muy parecido, y que los genes Hox sean fundamentales para dar identidad a las partes del cuerpo de los vertebrados.

Y es que son necesarios para formar correctamente el sistema nervioso central, todo el esqueleto axial, las extremidades y muchos otros órganos. Casi ná.

Son tan importantes que son redundantes. Hay varias versiones de cada uno. Así es más difícil que el sistema falle.