La transición materno-cigótica ( MZT ), también conocida como activación del genoma embrionario , es la etapa del desarrollo embrionario durante la cual el desarrollo queda bajo el control exclusivo del genoma cigótico en lugar del genoma materno (óvulo). El óvulo contiene material genético materno almacenado ARNm que controla el desarrollo del embrión hasta el inicio de la MZT. Después de la MZT, el embrión diploide asume el control genético. [1] [2] Esto requiere tanto la activación del genoma cigótico (ZGA) como la degradación de los productos maternos. Este proceso es importante porque es la primera vez que se utiliza el nuevo genoma embrionario y los genomas paterno y materno se utilizan en combinación (es decir, se expresarán diferentes alelos ). El genoma cigótico ahora impulsa el desarrollo del embrión.
A menudo se piensa que MZT es sinónimo de transición de la blástula media (MBT), pero estos procesos son, de hecho, distintos. [3] Sin embargo, la MBT coincide aproximadamente con ZGA en muchos metazoos , [4] y, por lo tanto, puede compartir algunas características reguladoras comunes. Por ejemplo, se propone que ambos procesos estén regulados por la relación nucleocitoplasmática . [5] [6] MBT se refiere estrictamente a los cambios en el ciclo celular y la motilidad celular que ocurren justo antes de la gastrulación . [3] [4] En las primeras etapas de escisión de la embriogénesis , las divisiones rápidas ocurren sincrónicamente y no hay etapas de "brecha" en el ciclo celular . [3] Durante estas etapas, también hay poca o ninguna transcripción de ARNm del genoma cigótico , [5] pero la transcripción cigótica no es necesaria para que se produzca MBT. [3] Las funciones celulares durante la escisión temprana se llevan a cabo principalmente por productos maternos: proteínas y ARNm aportados al óvulo durante la ovogénesis .
Para iniciar la transcripción de genes cigóticos , el embrión primero debe superar el silenciamiento que se ha establecido. La causa de este silenciamiento podría deberse a varios factores: modificaciones de la cromatina que conducen a la represión, falta de maquinaria de transcripción adecuada o falta de tiempo en el que puede ocurrir una transcripción significativa debido a los ciclos celulares acortados. [7] La evidencia del primer método fue proporcionada por los experimentos de Newport y Kirschner que muestran que la relación nucleocitoplasmática juega un papel en la activación de la transcripción cigótica . [5] [8] Sugieren que una cantidad definida de represor se empaqueta en el óvulo, y que la amplificación exponencial del ADN en cada ciclo celular da como resultado la titulación del represor en el momento apropiado. De hecho, en embriones de Xenopus en los que se introduce un exceso de ADN , la transcripción comienza antes. [5] [8] Más recientemente, se ha demostrado evidencia de que la transcripción de un subconjunto de genes en Drosophila se retrasa un ciclo celular en embriones haploides . [9] El segundo mecanismo de represión también se ha estudiado experimentalmente. Prioleau et al. demuestran que introduciendo la proteína de unión a TATA (TBP) en los ovocitos de Xenopus , se puede superar parcialmente el bloqueo de la transcripción. [10] La hipótesis de que los ciclos celulares acortados pueden causar la represión de la transcripción está respaldada por la observación de que la mitosis hace que cese la transcripción. [11] El mecanismo generalmente aceptado para la iniciación de redes reguladoras de genes embrionarios en mamíferos es que existen múltiples oleadas de MZT. En el ratón, la primera de ellas se produce en el cigoto, donde la expresión de unos pocos factores de transcripción pioneros aumenta gradualmente la expresión de genes diana en sentido descendente. Esta inducción de genes conduce a un segundo evento importante de MZT [12]
Para eliminar la contribución de los productos genéticos maternos al desarrollo, los ARNm suministrados por la madre deben degradarse en el embrión . Los estudios en Drosophila han demostrado que las secuencias en el 3' UTR de las transcripciones maternas median su degradación [13] Estas secuencias son reconocidas por proteínas reguladoras que causan desestabilización o degradación de las transcripciones. Estudios recientes tanto en pez cebra como en Xenopus han encontrado evidencia de un papel para los microARN en la degradación de las transcripciones maternas. En el pez cebra , el microARN miR-430 se expresa al inicio de la transcripción cigótica y se dirige a varios cientos de ARNm para la deadenilación y degradación. Muchos de estos objetivos son genes que se expresan por vía materna. [14] De manera similar, en Xenopus , se ha demostrado que el ortólogo de miR-430, miR-427, se dirige a los ARNm maternos para la deadenilación. Específicamente, los objetivos de miR-427 incluyen reguladores del ciclo celular como la ciclina A1 y la ciclina B2 . [15]