Introduzione
1.2.c I geni Xotx in Xenopus laevis
Il primo gene della famiglia ad essere clonato e caratterizzato in Xenopus è stato Xotx2, l’omologo di otx2 murino (Blitz e Cho, 1995; Pannese et al., 1995). Si è scoperto che il trascritto è presente anche in oociti non fecondati, ma il suo livello si alza dopo la transizione di midblastula, quando comincia la trascrizione zigotica. Molto precocemente (stadio 9.5, Fig. 3A) la sua espressione è localizzata nella regione interna dorsale della IMZ (Involuting Marginal Zone, v. paragrafo sulla gastrulazione). Successivamente, (stadio 10.25, Fig. 3B) il sito di maggiore espressione di Xotx2 è nella zona profonda di cellule che migrano spostandosi sul tetto del blastocele e che daranno origine al mesendoderma precordale (Keller et al., 1992a; 1992b; 1992c). A stadio 10.5 l’espressione di Xotx2 si estende alle cellule del neurectoderma anteriore presuntivo (Fig. 3C) dove permane durante tutta l’embriogenesi. A stadio 14 (Fig. 4) l’espressione di Xotx2 sembra confinata alle cellule del mesendoderma e dell’ectoderma delle regioni anteriori. A questo stadio il dominio di espressione è spazialmente ristretto a una sorta di striscia anteriore che si estende all’interno di tutti e tre gli strati. L’espressione iniziale di Xotx2 suggerisce che questo gene sia coinvolto nel fenomeno dell’Organizzatore di Spemann.
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Figura 3: Localizzazione dell’espressione di Xotx2 tramite ibridazione in situ. (A) Stadio 9.5. Ibridazione in situ Whole
Mount, visione dal polo animale. (A’) Sezione sagittale. (A’’) Visione dettagliata della sezione sagittale. (B) Stadio 10.25. Ibridazione in situ Whole Mount, visione vegetativa. (B’) Sezione sagittale. (B’’) Visione dettagliata della sezione sagittale.
(C) Stage 10.5. Ibridazione in situ Whole Mount, visione vegetativa. (C’) Sezione sagittale.
(C’’) Visione dettagliata della sezione sagittale. Il segnale di ibridazione è ora rilevabile nel neurectoderma anteriore presuntivo. Le frecce aperte delimitano l’espressione di Xotx2 nel neurectoderma; le punte di freccia indicano la fessura di Brachet. (D-F) Stadio 12. Ibridazione in situ Whole Mount, visioni postero-dorsale (D), laterale (E) e dorsale (F). Gli embrioni in C e F non sono stati depigmentati.
yp, “yolk plug” (tappo vitellino); ar, archenteron; bc, “bottle cells” (cellule a bottiglia). (Da Pannese et al., 1995).
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Figura 4: Espressione di Xotx2 in embrioni a stadio 14. (A) Sezione sagittale. (B) Visione dettagliata della sezione sagittale. I tre strati germinali (ect, ectoderma; mes, mesoderma; end, endoderma) sono indicati nella porzione dorsoanteriore. cga, “anlage” della ghiandola del cemento; sha, “anlage” stomodeo-ipofisario; pp, piastra precordale. (Da Pannese et al., 1995).
Questa osservazione sembra essere suffragata dal fatto che la microiniezione di Xotx2 è in grado di attivare goosecoid (Pannese et al., 1995), un gene espresso nell’organizzatore, i cui trascritti sono in grado di indurre un asse secondario se iniettati ventralmente in embrioni precoci (Blumberg et al., 1991; Cho et al., 1991; Niehrs et al., 1993). Tuttavia, la sovraespressione di Xotx2, diversamente da goosecoid, causa fenotipi con difetti posteriori notevoli, dal momento che lo sviluppo di testa e tronco negli embrioni microiniettati è alterato. Questo fenotipo può risultare o a causa di un’espansione delle strutture anteriori e riduzione di quelle posteriori; oppure ciò può essere dovuto al risultato dell’interferenza di Xotx2 coi movimenti di estensione convergente che hanno luogo durante la gastrulazione e la neurulazione. Xotx2 endogeno in effetti normalmente non è mai espresso in quei territori che vanno incontro a estensione convergente e che sono
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responsabili dell’allungamento del tronco. Naturalmente le due spiegazioni non si escludono a vicenda.
1.3 I geni Xotx e la Gastrulazione di Xenopus laevis
La migrazione cellulare che avviene durante la gastrulazione è senza dubbio uno degli eventi fondamentali dello sviluppo embrionale. La regione dell’embrione in cui inizia la gastrulazione si trova in posizione dorsale e corrisponde al territorio del labbro dorsale del blastoporo e alla notocorda presuntiva. Il mesoderma si forma all’interno della Involuting Marginal Zone (IMZ; Fig. 5A,E,I).
La IMZ è un anello di tessuto formato da uno strato superficiale di cellule epiteliali e una più spessa e profonda regione sottostante di cellule mesenchimali. La parte superficiale della IMZ è formata da notocorda presuntiva (in rosa), da una piccola porzione di mesoderma somitico presuntivo (in rosso), endoderma presuntivo (in giallo) e l’endoderma delle cellule a bottiglia presuntivo (in verde scuro; Fig. 5A-C, E-H). La regione multistratificata delle cellule mesenchimali sottostanti è formata da notocorda presuntiva (in magenta), mesoderma somitico presuntivo (in rosso), mesoderma della testa, cuore e mesoderma latero-ventrale presuntivi (in arancione; Fig. 5E-H, I-L). La IMZ si trova alla periferia dell’endoderma vegetativo (verde chiaro, Fig. 5E-H).
Durante la gastrulazione, movimenti morfogenetici diversi rivoluzionano drasticamente la struttura dell’embrione. Il primo di questi movimenti è l’involuzione della IMZ, le cui cellule ruotano intorno a una fessura detta labbro dorsale del blastoporo e successivamente si muovono lungo il tetto del blastocele (frecce nere, Fig. 5F-G, J-K). L’involuzione comincia dorsalmente
