Las Rho GTPasas son proteínas monoméricas que participan en el control de procesos celulares como la proliferación, la apoptosis, la migración celular, la polaridad celular, el tráfico de la membrana, la regulación de la dinámica del citoesqueleto y la regulación de la transcripción de numerosos genes. Las tres proteínas de esta familia mejor caracterizadas son Rac1, Cdc42 y RhoA, y se ha reportado que juegan papeles importantes en el desarrollo embrionario en los animales. A pesar de lo anterior aún se desconocen buena parte de las cascadas de señalización debajo de Rac1, Cdc42 y RhoA que son las responsables de los efectos observados sobre el desarrollo. Recientemente identificamos 34 miembros de la familia de Rho GTPasas del pez cebra (Salas-Vidal et al., 2005 y resultados sin publicar), y actualmente estamos enfocados en la caracterización de Rac1, Cdc42 y RhoA. En el laboratorio encontramos que la pérdida de función de cada una de estas Rho GTPasas tiene efectos visibles a partir de la etapa en que se inicia la gastrulación (etapa de escudo), que es la etapa cuando se forman las capas embrionarias del ectodermo, y endomesodermo. Resultados preliminares sugieren que la estructura de citoesqueleto de actina y aparentemente la migración celular, están afectados en estos embriones. De manera adicional resultados del análisis del transcriptoma muestran que la pérdida de función de cada una de estas Rho GTPasas afecta la expresión de diferentes componentes del citoesqueleto como actina y tubulina así como de moléculas previamente descritas como reguladoras de la dinámica del citoesqueleto y de la migración celular como rock2, cap1, gelsolin, y mylip. Además fue interesante encontrar que también se afectó la expresión de diferentes Rho GTPasas (rac2, rac3, cdc42c, rnd1, rnd3a, rhov y rhoq), lo cual sugiere que hay redes de interacción entre diferentes Rho GTPasas. En el presente proyecto primero nos enfocaremos en analizar con detalle el efecto por separado de la pérdida de función, por tratamiento con morfolinos, de Rac1, Cdc42 y RhoA sobre la estructura del citoesqueleto de actina y de tubulina; así como el afecto sobre la dinámica de la migración celular en el desarrollo embrionario temprano del pez cebra. Por otro lado se verificará el cambio de expresión de los genes mencionados (actina, tubulina, rock2, cap1, gelsolin, mylip, rac2, rac3, cdc42, rnd1, rnd3a, rhov y rhoq) por métodos experimentales alternativos (PCR cuantitativo, hibridación in situ, “western blot” e inmunolocalización). De los genes que confirmemos que cambian su expresión, analizaremos si al coinyectar el RNA mensajero que los codifica son capaces de rescatar el fenotipo provocado por la pérdida de función de alguna de las Rho GTPasas. Pondremos especial atención en verificar experimentalmente si existen estas redes de interacción entre Rho GTPasas y son importantes en el control de la dinámica del citoesqueleto y la migración celular en el desarrollo embrionario temprano.

Las Rho GTPasas son una familia de proteínas que regulan una gran variedad de procesos celulares y se ha descrito que participan en diferentes tipos de patologías de importancia médica en humanos. El desarrollo embrionario de diferentes organismos se ha utilizado de manera muy exitosa para caracterizar los mecanismos fundamentales que controlan comportamientos celulares relevantes en estos procesos patológicos. Los estudios del desarrollo embrionario también se han utilizado como modelo para entender los mecanismos que regulan procesos como la proliferación, la migración, la diferenciación y la muerte celular en estado normal. En este sentido el pez cebra se ha convertido en años recientes en un modelo para estudiar el control de estos mecanismos en un organismo completo. Por lo anterior el presente proyecto nos aportará una gran cantidad de información que consideramos que será interesante para gente que estudia el desarrollo embrionario temprano en vertebrados, pero también nos permitirá ahondar en el conocimiento del control de mecanismos básicos del control del comportamiento celular como es la migración. METAS CIENTÍFICAS En el presente proyecto queremos enfocarnos en caracterizar moléculas debajo de la cascada de señalización de diferentes Rho GTPasas que contribuyen a la dinámica del citoesqueleto y la migración celular. Se planea de manera adicional completar los patrones de expresión por hibridación in situ de todas las Rho GTPasas que hemos identificado para que sirvan como una referencia de los patrones normales de expresión, y posteriormente verificar si cambian los patrones de expresión y localización debido a la pérdida de función de Rac1, Cdc42 o RhoA. Estos datos junto con análisis por RT-PCR cuantitativo nos daría evidencia de la existencia de redes de regulación entre Rho GTPasas en el desarrollo embrionario. De manera adicional esperamos obtener evidencia experimental por rescate de fenotipos, de la relevancia funcional de estas redes de interacción en el control de la estructura del citoesqueleto y la migración celular. En cuanto a productividad se planea publicar al menos 3 artículos científicos en revistas con arbitraje estricto, indexadas y en el área de biología del desarrollo. Se planea participar en al menos 2 congresos nacionales y 2 internacionales. METAS DE FORMACIÓN DE RECURSOS HUMANOS Se planea graduar a tres estudiantes de licenciatura de áreas biológicas y dos estudiantes de maestría del programa de posgrado de Ciencias Bioquímicas,. Se planea también que participe un estudiante de doctorado en Ciencias Bioquímicas y que su proyecto de grado se encuentre avanzado al término del presente proyecto.