En la morfogénesis , la constricción apical es el proceso en el que la contracción del lado apical de una célula hace que esta adopte una forma de cuña. Generalmente, este cambio de forma está coordinado entre muchas células de una capa epitelial , lo que genera fuerzas que pueden doblar o plegar la lámina celular. [1]
La constricción apical desempeña un papel central en eventos morfogenéticos importantes tanto en invertebrados como en vertebrados . Por lo general, es el primer paso en cualquier proceso de invaginación y también es importante en el plegamiento de tejidos en puntos de articulación específicos. [2]
Durante la gastrulación, tanto en los invertebrados como en los vertebrados, la constricción apical de un anillo de células conduce a la formación de blastoporos . Estas células se conocen como células en botella, por su forma final. Debido a que todas las células se contraen en el lado apical, la capa epitelial se dobla de manera convexa en el lado basal .
En los vertebrados, la constricción apical juega un papel en una variedad de otros procesos morfogenéticos, como la neurulación , la formación de placodas y la formación de estrías primitivas .
La constricción apical se produce principalmente a través de la contracción de los elementos del citoesqueleto . El mecanismo específico depende de la especie, el tipo de célula y el movimiento morfogenético. Entre los organismos modelo que se han estudiado se encuentran la rana Xenopus y la mosca Drosophila .
Durante la gastrulación de Xenopus , las células en botella se encuentran en la zona marginal dorsal y se contraen apicalmente hacia adentro para iniciar la involución del blastoporo. En estas células, la constricción apical ocurre cuando la contractilidad de la actomiosina pliega la membrana celular para reducir el área de superficie apical. La endocitosis de la membrana en el lado apical reduce aún más el área de superficie. También se cree que el tráfico activo de estas vesículas endocitadas a lo largo de las vías de los microtúbulos es importante, ya que la despolimerización (pero no la estabilización) de los microtúbulos reduce el grado de constricción apical. [3]
Aunque siempre se observa constricción apical, no es necesaria para la gastrulación, lo que indica que hay otras fuerzas morfogenéticas que actúan en paralelo. Los investigadores han demostrado que la eliminación de células en botella no inhibe la gastrulación, sino que simplemente la hace menos eficiente. Sin embargo, la eliminación de células en botella da lugar a embriones deformados. [4]
Las células del tubo neural de Xenopus se contraen apicalmente durante la invaginación inicial, así como durante el plegamiento del punto de bisagra. En este caso, el mecanismo depende de la proteína Shroom3 , que es suficiente para impulsar la constricción apical. Debido a que Shroom3 es una proteína que se une a la actina y se acumula en el lado apical, el mecanismo más probable es que Shroom3 agregue la red de actina , generando una fuerza de compresión. Se ha demostrado que la Shroom3 ectópica es suficiente para inducir la constricción apical, pero solo en células con polaridad apicobasal. [5]
El cuadro molecular de la constricción apical es más completo en Drosophila . Durante la gastrulación de Drosophila , la constricción apical de las células de la línea media inicia la invaginación para crear el surco ventral. Al igual que en Xenopus , la contractilidad de actomiosina desempeña un papel importante en la constricción del lado apical de la célula. Las células constrictoras tienen una red de actina directamente debajo de la membrana apical, así como cinturones de actina circunferenciales que recubren las uniones adherentes entre las células. Se cree que las contracciones pulsadas de la red de actina son las principales responsables de la reducción del área de la superficie apical.
En Drosophila , los investigadores también han identificado las moléculas responsables de coordinar la constricción apical en el tiempo. La gastrulación plegada por proteínas (Fog), una proteína secretada [6] y Concertina , una proteína G alfa , son miembros de la misma vía que garantiza que la constricción apical se inicie en las células correctas en el momento correcto. La proteína transmembrana T48 es parte de una vía redundante que también es necesaria para la coordinación de la constricción apical. Ambas vías deben interrumpirse para bloquear por completo la formación del surco ventral. Ambas vías también regulan la localización de RhoGEF2, un miembro de la familia Rho GTPasas, que se sabe que regulan la dinámica de la actina. [7]