Homólogo nodal
Proteína de mamíferos hallada en el Homo sapiens

NODAL
Estructuras disponibles
APBúsqueda de ortólogos: PDBe RCSB
Identificadores
AliasNODAL , HTX5, factor de diferenciación del crecimiento nodal
Identificaciones externasOMIM : 601265; MGI : 97359; HomoloGene : 8417; Tarjetas genéticas : NODAL; OMA :NODAL - ortólogos
Ortólogos
EspeciesHumanoRatón
Entre

4838

18119

Conjunto

ENSG00000156574

ENSMUSG00000037171

Protección unificada

Q96S42

P43021

RefSeq (ARNm)

Número de serie 018055 Número de
serie 001329906

NM_013611

RefSeq (proteína)

NP_001316835
NP_060525

NP_038639

Ubicación (UCSC)Crónica 10: 70.43 – 70.45 MbCrónica 10: 61.25 – 61.26 Mb
Búsqueda en PubMed[3][4]
Wikidatos
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El homólogo nodal es una proteína secretora que en humanos está codificada por el gen NODAL [5] [6] que se encuentra en el cromosoma 10q 22.1. [7] Pertenece a la superfamilia del factor de crecimiento transformante beta (superfamilia TGF-β). Como muchos otros miembros de esta superfamilia, está involucrado en la diferenciación celular en la embriogénesis temprana , desempeñando un papel clave en la transferencia de señales desde el nodo primitivo , en la línea primitiva anterior , hasta el mesodermo de la placa lateral (LPM). [8] [9]

La señalización nodal es importante en las primeras etapas del desarrollo para la formación del mesodermo y el endodermo y la posterior organización de las estructuras axiales izquierda-derecha. [10] [11] [12] Además, la señalización nodal parece tener funciones importantes en la formación de patrones neuronales, el mantenimiento de células madre [7] [12] y muchos otros procesos de desarrollo, incluida la lateralidad izquierda/derecha . [11] [13]

Inducción nodal de la gastrulación

El nodo primitivo actúa como organizador primario mientras produce Nodal, que funciona como molécula de señalización para el desarrollo embrionario temprano y la gastrulación. Después de la formación del nodo primitivo, la secreción de Nodal induce la migración celular local. [14] Las señales secundarias como DKK1 permiten la migración mediante la regulación positiva o negativa de las moléculas de adhesión celular, lo que permite el movimiento y la asociación con células similares. [15]

En primer lugar, cranealmente o anteriormente, se desarrolla el endodermo visceral anterior (AVE) a medida que la primera ola de Nodal induce la migración del endodermo visceral en relación con el nodo primitivo. El AVE comienza a secretar factores inhibidores como Lefty rápidamente después de la expresión de Nodal y trabaja para inhibir a Nodal y establecer un patrón de eje anteroposterior. [15]

A medida que el nodo primitivo se extiende cranealmente, las células del epiblasto expuestas a altas concentraciones de nodo comienzan el movimiento inicial hacia la línea primitiva y se convierten en endodermo, mientras que las células del epiblasto expuestas a concentraciones intermedias de nodo se convierten en mesodermo, y las células que no son estimuladas por nodo se convierten en ectodermo. Este proceso da como resultado la transición del epiblasto de una sola capa a tres capas germinales de células progenitoras para todos los demás sistemas corporales adultos. La acción simultánea de los cilios en la superficie del nodo primitivo empuja mayores concentraciones hacia el lado izquierdo del embrión, estableciendo el gradiente de concentración izquierda-derecha que precede a la organogénesis asimétrica en el desarrollo posterior debido a las cascadas de señalización descendentes. La ausencia de nodo conduce a una gastrulación fallida y a la inviabilidad. [14] [15]

Señalización

Nodal puede unirse a los receptores de serina/treonina quinasa de tipo I y tipo II , y Cripto-1 actúa como su correceptor. [16] La señalización a través de SMAD 2/3 y la posterior translocación de SMAD 4 al núcleo promueve la expresión de genes involucrados en la proliferación y diferenciación. [7] Nodal también activa aún más su propia expresión a través de un ciclo de retroalimentación positiva. [12] [16] Está estrechamente regulado por los inhibidores Lefty A, Lefty B, Cerberus y Tomoregulin-1, que pueden interferir con la unión del receptor Nodal. [9] [12]

Ligandos nodales específicos de especie

Nodal es una citocina ampliamente distribuida . [17] La ​​presencia de Nodal no se limita a los vertebrados , también se sabe que se conserva en otros deuteróstomos ( cefalocordados , tunicados y equinodermos ) y protóstomos como los caracoles, pero ni el nematodo C. elegans (otro protosoma) ni la mosca de la fruta Drosophila (un artrópodo) tienen una copia de nodal. [18] [19] Aunque el ratón y el humano solo tienen un gen nodal , el pez cebra contiene tres parálogos nodales : squint, cyclops y southpaw, y la rana cinco (xnr1,2,3,5 y 6). Aunque los homólogos de Nodal del pez cebra son muy similares, se han especializado para realizar diferentes funciones; Por ejemplo, Squint y Cyclops son importantes para la formación del mesoendodermo, mientras que Southpaw tiene un papel importante en la morfogénesis asimétrica del corazón y la asimetría visceral izquierda-derecha. [20] Otro ejemplo de especiación de proteínas es el caso de la rana, donde Xnr1 y Xnr2 regulan los movimientos en la gastrulación en contraste con Xnr5 y Xnr6 que están involucrados en la inducción del mesodermo. [21] En el ratón, Nodal ha sido implicado en la asimetría izquierda-derecha, el patrón neuronal y la inducción del mesodermo (ver señalización nodal ).

Funciones

La señalización nodal regula la formación del mesodermo de una manera específica de la especie. Así, en Xenopus , Xnr controla la formación del mesodermo dorsoventral a lo largo de la zona marginal. En el pez cebra , Squint y Cyclops son responsables de la formación del mesodermo animal-vegetal. En el pollo y el ratón , Vg1 y Nodal promueven respectivamente la formación de la línea primitiva en el epiblasto. [12] En el desarrollo del polluelo, Nodal se expresa en la hoz de Koller . [22] Los estudios han demostrado que un knock out nodal en el ratón causa la ausencia de la línea primitiva y el fracaso en la formación del mesodermo , lo que lleva a una detención del desarrollo justo después de la gastrulación . [23] [24] [25]

En comparación con la especificación del mesodermo , la especificación del endodermo requiere una mayor expresión de Nodal. En este caso, Nodal estimula las homeoproteínas mezcladoras, que pueden interactuar con los SMAD para regular positivamente los genes específicos del endodermo y reprimir los genes específicos del mesodermo . [12]

La asimetría izquierda-derecha (asimetría LR) de los órganos viscerales en vertebrados también se establece a través de la señalización nodal . Mientras que Nodal se expresa inicialmente de forma simétrica en el embrión , después de la gastrulación , Nodal se restringe asimétricamente al lado izquierdo del organismo. [7] [12] Está altamente conservado entre los deuteróstomos. [26] [27] Se encontró un ortólogo de Nodal en caracoles y se demostró que también estaba involucrado en la asimetría izquierda-derecha en 2008. [27]

Para permitir el desarrollo del tejido neural anterior, es necesario reprimir la señalización nodal después de inducir la asimetría del mesendodermo y del LR. [12] [16]

Investigaciones recientes sobre células madre embrionarias humanas y de ratón (hESC) indican que Nodal parece estar involucrado en el mantenimiento de la autorrenovación de las células madre y los potenciales pluripotentes . [7] [12] [28] [29] Por lo tanto, la sobreexpresión de Nodal en hESC conduce a la represión de la diferenciación celular. [12] Por el contrario, la inhibición de la señalización de Nodal y Activina permitió la diferenciación de hESC. [7]

Referencias

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Lectura adicional

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