Rol de la pareja regulatoria Sp7/Dlx5 en la emergencia del esqueleto mineralizado en vertebrados.

Abstract

El éxito evolutivo de los vertebrados ha sido asociado a la emergencia de tejidos esqueléticos mineralizados. Sin embargo, el origen de hueso y dentina no ha sido resuelto y se desconoce si ambos tejidos aparecieron de forma independiente, conjuntamente, o si uno derivó del otro. Una vía para abordar esta problemática yace, por un lado, en la expresión común de genes entre osteoblastos y odontoblastos, y por el otro, en el módulo regulatorio Sp7/Dlx5, ya que la pérdida de función de ambos factores de transcripción conlleva a defectos de la mineralización en vertebrados. Además, Sp7 actúa como co-factor de Dlx5 uniéndose a módulos cis-regulatorios (MCR) esqueléticos en mamíferos. Esto evidencia la existencia de una red regulatoria génica común de mineralización donde el módulo Sp7/Dlx5 participa. Por lo tanto, para entender la participación del módulo Sp7/Dlx5 en vertebrados nos planteamos determinar la conservación evolutiva de la pareja regulatoria Sp7/Dlx5, a nivel de su co-expresión, y de su capacidad para unirse a módulos cisregulatorios de genes expresados en osteoblastos y odontoblastos. Para ello evaluamos la coexpresión de los homólogos de Sp7 y Dlx5 en larvas de Branchiostoma lanceolatum (Bl) y en elementos esqueléticos de Callorhincus mili (Cm) y Xenopus tropicalis (Xt), así como también determinamos si los homólogos de Sp7 de Bl, Cm y Xt son capaces de co-unirse con Dlx5 a MCR de genes expresados tanto en osteoblastos como en odontoblastos. Efectivamente, Sp7/Dlx5 están co-expresados en osteoblastos y odontoblastos en Xt, y en odontoblastos de la región hipermineralizada de la placa dental de Cm. Además, los ortólogos SpC/Dll están co-expresados en tejido neuronal en cordados. Determinamos los MCR putativos que contienen sitios de unión para Dlx5 en genes que están expresados tanto en osteoblastos como en odontoblastos mediante ATACseq, ChiP-seq y ARN-seq. Evidenciamos que el módulo Sp7/Dlx5 surgió en el ancestro de los gnatóstomos asociado al programa de mineralización de hueso y dentina, y que el módulo Sp/Dll es antiguo y ancestralmente neuronal. Se sugiere fuertemente que los MCR putativos asociados a genes de mineralización poseen motivos de unión a Dlx5. Esta tesis argumenta la existencia de una red regulatoria génica común entre osteoblastos y odontoblastos dependiente del módulo Sp7/Dlx5 reclutada en el ancestro de los gnatóstomos indicando que hueso y dentina son homólogos.