Sinalização BMP e modulação da matriz extracelular durante a embriogênese óptica

• Main Author: Magalhães, Cecília Gallottini de
• Publication Date: 2023
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Download full: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/42/42134/tde-22082023-161002/
• topic: BMP; BMP; Desenvolvimento embrionário; Embryo development; Extracellular matrix; Lens placode; Matriz exrtacelular; Placóide da lente; Single-cell RNAseq; Single-cell RNAseq

O desenvolvimento da lente é um modelo experimental clássico de morfogênese. A primeira evidência morfogênica da formação da lente é o placóide que surge pelo crescimento apical-basal da ectoderme cefálica em contato com a vesícula óptica. O processo de espessamento converte o epitélioo cuboidal em pseudoestratificado e ocorre apenas na região óptica, enquanto o ectoderma não placoidal circundante permanece cuboidal. A matriz extracelular (MEC) desempenha um papel importante na regulação dos processos morfogenéticos. No desenvolvimento inicial dos olhos, a Fibronectina é essencial para a formação do placóide da lente em camundongos. Nossos resultados anteriores mostram que a MEC entre a vesícula óptica e o placóide da lente evolui durante o espessamento do placóide. O padrão de marcação de Fibronectina e Laminina α1 muda na transição do epitélio cuboidal para o espesso. Antes do espessamento placoidal, a Fibronectina e a Laminina α1 exibem um padrão fibrilar homogêneo em todo o ectoderma cefálico, incluindo a região óptica. Durante o espessamento placoidal, a MEC torna-se difusa apenas na região óptica. Na região extra-placoidal, os componentes da MEC exibem um padrão fibrilar. Hipotetizamos que a MEC evolui junto com as mudanças da forma celular no placóide e sofre rearranjos restritos à região óptica. Como as células e a MEC mantêm uma relação dinâmica de interdependência e modulação, hipotetizamos que a MEC evolui juntamente com as mudanças de formato celular durante a diferenciação do placóide da lente e sofre rearranjos restritos à região óptica. Assim, nosso primeiro objetivo foi investigar se a evolução da MEC óptica depende da sinalização de BMP. A sinalização de BMP é necessária para a formação do placóide. Sem sinalização BMP na região óptica, a formação do placóide não ocorre e o desenvolvimento óptico é interrompido. Inibimos separadamente a sinalização BMP no ectoderma placodal e na vesícula óptica por meio da superexpressão de uma forma dominante negativa do receptor de BMP. Nossos resultados mostraram que a formação do placóide da lente e a evolução da MEC dependem da sinalização BMP no ectoderma placoidal, mas não na vesícula óptica. Nossos resultados mostraram que a formação do placóide do cristalino e a evolução da MEC dependem da sinalização de BMP no ectoderma placoidal, mas não da sinalização de BMP na vesícula óptica. Nosso segundo objetivo foi investigar quais fatores da MEC poderiam estar envolvidos à remodelação da MEC óptica. Para isso, analisamos genes associados à MEC expressos especificamente pelo placóide da lente e a investigamos a atividade proteolítica no tecido óptico. Esses dois processos envolvem importantes mecanismos de remodelação da MEC: deposição diferencial da MEC e a sua degradação. Para isso, realizamos análises in silico de dados publicados de scRNAseq e Microarray. Nós identificamos diversos genes da MEC transcritos por células do placóide da lente, mas não por células da vesícula óptica. Este resultado sugere que o placóide é responsável pela regulação da MEC óptica. Em seguida, examinamos a atividade da metaloproteinases (MMPs) por meio de zimografia in situ e analisamos a expressão de Timp2, um inibidor de MMP. O ensaio de zimografia in situ sugeriu que a atividade de MMPs é inibida na região óptica durante o espessamento do placóide da lente, no memso estágio em que ocorre um aumento na expressão de Timp2 especificamente nas células do placóide da lente. Além disso, observamos a presença significativa de Adamts18 (uma desintegrina e metaloproteinase com motivos de trombospondina) especificamente na porção basal do placóide durante seu espessamento. Esses resultados sugerem que a atividade de protease é modulada de maneira específica na região do placóide da lente durante sua formação. Além disso, a inibição da sinalização BMP manteve a atividade da protease e diminuiu a expressão de Timp2 na região óptica. Esses resultados mostram que a expressão de Timp2 e a inibição das proteases dependem da sinalização BMP e da diferenciação do placóide da lente. Com isso, propomos que o placóide da lente desempenha um papel ativo na remodelação da matriz extracelular óptica.