La foliculogénesis ovárica en vertebrados es un proceso altamente especializado en el que están involucrados varios factores celulares y moleculares, que actuando de forma coordinada, llevan a término la fase quizá mas importante en la reproducción. Durante este proceso, en los mamíferos se determina que solo una pequeña proporción de los folículos presentes al tiempo de la pubertad, apenas alrededor del 0.1%, logren en el adulto su crecimiento máximo y cumplan el proceso de maduración que permitirá que los ovocitos puedan ser fecundados. Entre los procesos celulares más importantes que controlan este fenómeno se encuentran la comunicación intercelular, relacionada principalmente con la producción y liberación de señales químicas, así como con la expresión de sus receptores específicos, que afectan tanto al ovocito per se como a las diferentes células somáticas que conforman el folículo ovárico en desarrollo. Además de una variedad de factores químicos de señalización (hormonas, neurotransmisores, factores de crecimiento, y diferentes péptidos), en este proceso, tiene un papel fundamental la intercomunicación entre las células a través de uniones comunicantes. De las relaciones de comunicación celular más importantes en el folículo ovárico aquella que se desarrolla entre el ovocito y las células somáticas vecinas es sin duda una de las más intrincadas e importantes. Estas células reciben diferentes nombres según la especie, en rana se les llama células foliculares (c.f.), mientras que en el folículo de mamífero se les conoce como células del cumulus (c.c.), un grupo especializado de las células de la granulosa (c.g.). En la actualidad es ampliamente reconocido que el conocimiento de los diferentes procesos que ocurren en las células del cumulus o foliculares, y de su comunicación con el ovocito, son piezas fundamentales en la comprensión de la ovogénesis y su control (e.g., Gilchrist et al., 2004). De su estudio podrían depender desarrollos prácticos que propicien, por ejemplo: un control mas fino de la capacidad reproductiva, el mantenimiento de ovocitos en diferentes estados de desarrollo in vitro, o el desarrollo y maduración del folículo en cultivo manteniendo su viabilidad. Sin embargo, de forma importante, su estudio también representa un modelo celular en el que se genera conocimiento sobre procesos celulares básicos, no completamente entendidos, tales como la liberación de transmisores, la interacción de proteínas de membrana en diferentes procesos de señalización, la apoptosis o el proceso de inflamación, así como información con repercusiones en el desarrollo de modernas metodologías biotecnológicas como la transgénesis, la clonación, y la terapia molecular (e.g., Wakayama 2007). Con el objetivo de aumentar el conocimiento sobre los procesos de comunicación celular y molecular en este importante modelo de estudio, nuestro laboratorio ha realizado investigación que ha contribuido en la última década a la comprensión de algunos de los procesos que ocurren en el folículo de vertebrados. Algunos de los hallazgos originales de este trabajo incluyen varios elementos importantes que demuestran la expresión funcional de un sistema de comunicación purinérgica en el folículo ovárico de vertebrados, así como los primeros indicios de las posibles funciones en las que este sistema podría estar involucrado (e.g., Arellano et al., 1998, 2002; Pérez-Samartín et al., 2000; Saldaña et al., 2005, 2008; Vázquez-Cuevas et al., 2006). Los sistemas purinérgicos de comunicación están ampliamente difundidos en diferentes tipos celulares, en donde están involucrados en una variedad de funciones (Burnstock 2007). Recientemente, han sido identificadas diferentes patologías asociadas a la alteración en su funcionamiento, y los componentes moleculares que la sustentan son ahora identificados como potenciales blancos terapéuticos (e.g., Abbracchio et al., 2006). Desde el punto de vista del conocimiento básico, la fisiología de los sistemas purinérgicos es un modelo para la comprensión del problema fundamental de la especificidad de las señales en sistemas de comunicación (Pawson & Saxton, 1999; Dumont et al., 2002). En el presente proyecto, proponemos estudiar con detalle componentes moleculares y mecanismos celulares utilizados por el sistema purinérgico de señalización en el folículo de la rana Xenopus laevis y en células del cumulus de ratón, elementos que son indispensable para conocer sobre las funciones que cumplen las diferentes vías de señalización en el sistema; también proponemos iniciar el desarrollo de metodologías de transgénesis que nos permitirán el control de los genes específicos identificados en cada una de las respuestas. La parte molecular está enfocada principalmente en la identificación los genes que codifican a los canales iónicos y los receptores involucrados en las respuestas purinérgicas de diferentes tipos celulares del folículo, mientras que los mecanismos a estudiar estarán enfocados en la compresión del acoplamiento receptor-canal, así como en el o los procesos fundamentales de la liberación de los transmisores purinérgicos, especialmente el ATP por parte de las células que conforman el folículo. Para lograr esto utilizaremos conceptos y metodologías modernas de la biología celular y molecular, la electrofisiología, y la fluorescencia funcional.

Contribución del Proyecto. El panorama integral del estado actual de la información indica con claridad que los avances recientes en el estudio de las moléculas transmisoras en el folículo ovárico, se encuentra en una etapa en la que se comienzan a reconocer el origen y la naturaleza de los elementos moleculares que intervienen, así como los mecanismos funcionales que operan y como estos pueden ser regulados. Este nuevo conocimiento está siendo ampliamente reconocido por la comunidad científica internacional del área. Para continuar contribuyendo en esta área fundamental de estudio, planteamos en este proyecto proseguir con cuatro líneas importantes, además de comenzar con estudios que nos permitan definir la pertinencia del uso de X. tropicalis en futuros experimentos de transgénesis: 1) Clonación y análisis funcional de receptores purinérgicos en la membrana de células somáticas del ovario, con especial énfasis en los expresados en las c.f. de X. laevis y tropicalis, así como en las c.c. de ratón. 2) Clonación y estudio funcional de los canales iónicos modulados en el folículo de rana a través de receptores purinérgicos, así como el estudio de los mecanismos membranales y los determinantes estructurales del acoplamiento receptor -canal. 3) Identificación de los elementos y mecanismos moleculares involucrados en la liberación de ATP en el folículo de rana y ratón. 4) Identificación de las posibles interacciones entre receptores tipo P2Y y receptores P1 expresados en la membrana de las c.f. de Xenopus, así como el estudio de las vías intracelulares de segundos mensajeros activados por la estimulación purinérgica en folículos de rana y ratón con especial énfasis en la activación de canales iónicos en las c.c. Cada una de las áreas representa elementos importantes en la determinación del papel que juegan estos mecanismos de comunicación en el desarrollo folicular, y serán esenciales para comprender los procesos en futuros estudios integrales. Avanzando hacia a éste objetivo de largo plazo, aquí estudiaremos también la posible existencia y características de la comunicación purinérgica en el folículo de X. tropicalis. Las diferentes líneas de estudio desarrolladas serán también parte de las tesis de trabajo de forma directa de 3 estudiantes de doctorado y una tesis de maestría, y apoyarán de forma indirecta el desarrollo y término del trabajo de dos estudiantes más de doctorado y una de maestría en nuestro laboratorio; es por lo tanto la consecución de estas líneas muy importante en la formación de recursos humanos. También, una parte de importancia en el proyecto requiere del apoyo de un estudiante postdoctoral, por lo que una plaza en este nivel será buscada a través de las convocatorias de la UNAM o el CONACyT en fechas próximas.