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Nayara Carsil
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realizar as mesmas funções. Quando camundongos carecem de ambos genes MyoD, a expres- são do gene myf5 assume o controle. Os camundongos resultantes têm desenvol- C Figura 9.9Figura 9.9Figura 9.9Figura 9.9Figura 9.9 Sumário de vários experimentos em que o gene MyoD foi ativado por um promotor viral e transfectado para células não musculares. A proteína MyoD parece não levar em conta os reguladores originais do fenótipo celular, convertendo as células em músculos. Proteínas específicas do músculo (desmina, cadeias pesadas de miosina) Gene MyoD Neuroblastos, células gordurosas, fibroblastos Promotor viral ativo Núcleo Receptores específicos do músculo e moléculas de membrana Miotubo 350 PARTE II Padrões de Desenvolvimento vimento muscular normal. Quando os ca- mundongos carecem de seus genes myf5, eles também têm desenvolvimento mus- cular normal. Porém, a ausência da proteí- na Myf5 atrasa em vários dias a formação do miótomo, causando falha no desen- volvimento adequado da porção lateral do esclerótomo. Embora esses camundongos tenham músculos normais, suas caixas torácicas estão distorcidas e eles são in- capazes de respirar (Braun et al., 1992). Experimentos recentes no laboratório de Rudolf Jaenisch (Rudnicki et al., 1993) mostram que quando os genes myf5 e MyoD estão ambos ausentes do embrião, não se formam músculos e costelas.* En- quanto MyoD e Myf5 podem substituir uma a outra, não parece haver redundân- cia nas funções da miogenina. Camun- dongos homozigotos para uma mutação alvejada no gene myogenina morrem logo após o nascimento por causa dos defei- tos na formação de suas células muscula- res (Hasty et al., 1993; Nabeshima et al., 1993). Os somitos se formaram normal- mente e foram compartimentalizados em miótomo, esclerótomo e dermátomo, mas os mioblastos deixaram de se diferenciar em miofibras (Venuti et al, 1995). MyoD e seus parentes parecem ser crí- ticos para a remoção de mioblastos do ci- clo celular. Conforme já mencionado, mioblastos em divisão não se diferenciam. Essa distinção entre divisão e diferencia- ção é característica de vários tipos celula- res derivados de populações de células germinativas (Bischoff e Holtzer, 1969; Holtzer et al., 1975). Parece haver duas maneiras pelas quais o mioblasto se retira do ciclo celular. O primeiro mecanismo é inibir o caminho da divisão celular. Para isso, a proteína MyoD induz a expressão de p21, um inibidor de quinases depen- dentes de ciclina (Figura 9.11; Halevy et al., 1995). O segundo mecanismo envolve a sub-regulação de seus receptores para o fator de crescimento. Um dos principais fatores de crescimento que promove a di- visão das células mioblastos é o fator de crescimento fibroblástico básico. O FGF2 promove divisão da célula mioblasto, ao mesmo tempo que inibe a diferenciação do mioblasto suprimindo a transcrição de MyoD e myogenina (Vaidya et al., 1989; Brunetti e Goldfine, 1990). Os receptores FGF são perdidos quando o mioblasto se diferencia em uma célula muscular (Olwin e Hauschka, 1988; Moore et al., 1990). Como são ativadas as proteínas da fa- mília MyoD? Novos experimentos forne- ceram as bases para algumas fascinantes especulações. George-Weinstein e seus colegas (1996) demonstraram que quan- do epiblastos de galinha são isolados do resto da gástrula e separados em células individuais, essas células epiblastos se tornam músculo. Além disso, os pesqui- sadores acharam que o mRNA de MyoD (e talvez a proteína) está presente nessas células. Parece que células epiblastos têm a capacidade “preferencial” de ficarem comprometidas com os mioblastos, e que *Isso significa que existe alguma redundância no desenvolvimento dos músculos esqueléticos. Tal redundância já é do conhecimento dos embriologistas há longa data (Spemann, 1938), mas os geneticistas a estão redescobrindo (para sua consternação, já que confunde a interpretação de tais experimentos). Gould (1990) considera a redundância desenvolvimental essencial para evolução ocorrer, já que um dos sócios redundantes fica livre para conseguir uma nova função enquanto o outro sócio mantém a função original. Figura 9.10Figura 9.10Figura 9.10Figura 9.10Figura 9.10 Comprometimento e diferenciação muscular mediada pela família MyoD de fatores de transcrição. (A) Papéis postulados para proteínas miogênicas durante a formação do músculo esquelético no camundongo. (B) Hibridização in situ indicando a ausência do mRNA myf5 no mesoderma paraxial não segmentado do embrião. O lado esquerdo mostra fotografia sob o microscópio óptico da área. (C) Hibridização in situ mostrando a presença do mRNA myf5 no miótomo do somito embrionário do camundongo. (A segundo Rudnicki et al., 1993; fotografias cortesia de G. Lyons.) (A) Myf5 ou MyoD Miogenina MRF4 Célula no somito Mioblasto Miotubo Miofibra Mesoderma Paraxial Tubo neural Dermátomo Miótomo (B) Células do sangue Notocorda (C) CAPÍTULO 9 Mesoderma e Endoderma 351 é somente suas interações com outros tipos de células que as previnem de se tornarem músculos. Nesse caso, os fato- res que promovem a miogênese (como as proteínas Wnt) podem fazê-lo através da repressão dos inibidores. Um desses ini- bidores pode ser a proteína Twist. Essa proteína é um ligante de DNA muito pare- cido com MyoD. Porém, ela parece inibir MyoD e outras proteínas ligadas aos pro- motores de seus genes-alvo específicos do músculo. O gene twist está original- mente presente em todo o somito preco- ce, mas em seguida se torna especifica- mente ausente no miótomo (Spicer et al., 1996). É possível que MyoD e outras pro- teínas bHLH miogênicas já estejam pre- sentes nas células epioblastos mas que estejam proibidas de funcionar até que a proteína twist fique sub-regulada. Essa sub-regulação pode possivelmente vir como um resultado da secreção da proteí- na Wnt (pela epiderme ou tubo neural), que poderia anular um efeito inibitório media- do por Notch1. Além das proteínas bHLH, outro fator de transcrição, MEF2A, parece ser de im- portância para o desenvolvimento muscu- lar esquelético. MEF2A também induz fibro- blastos a se tornarem músculos, e parece cooperar com MyoD nos intensificadores de genes específicos do músculo. Kaushal e colegas (1994) especulam que MEF2A for- nece especificidade adicional para a adesão do MyoD de tal forma que MyoD não ative inadvertidamente genes não musculares que possuam seqüências de regulação ca- pazes de ligar proteínas bHLH. Osteogênese: O Desenvolvimento dos OssosOsteogênese: O Desenvolvimento dos OssosOsteogênese: O Desenvolvimento dos OssosOsteogênese: O Desenvolvimento dos OssosOsteogênese: O Desenvolvimento dos Ossos Algumas das estruturas mais óbvias que derivam do mesoderma somítico são os ossos. Neste capítulo descreveremos em linhas gerais os mecanismos da formação dos ossos, e estudantes que gostariam de obter maiores detalhes podem fazê-lo ao consultar livros de histologia os quais dedicam capítulos inteiros a esse tema. Existem três linhagens que geram o esqueleto. O esclerótomo gera o esqueleto axial, o mesoderma da placa lateral gera o esqueleto dos membros, e a crista neural craniana dá origem ao arco branquial e os ossos craniofaciais e a cartilagem.* Existem dois modos principais de formação dos ossos, ou osteogênese, e ambos envolvem a transformação de um tecido mesenquimatoso préexistente no tecido ósseo. A conversão direta do tecido mesenquimatoso em osso é chamada de ossificação intramembranosa. Isso ocorre primeiramente nos ossos do crânio. Em outros casos, as células mesenquimatosas se diferenciam em cartilagem, e essa cartilagem posteriormente é reposta pelo osso. Esse processo pelo qual uma cartilagem intermediária é resposta por células ósseas é cha- mada de ossificação endocondral. OSSIFICAÇÃO INTRAMEMBRANOSA. Ossificação intramembranosa é o meio ca- racterístico pelo
