Artichoke, a novel lrr protein, localizes to supporting extracellular matrix if ciliated sensory organs in drosophila and is necessary for its assembly and physiology

Resum

Los cilios son componentes fundamentales de la maquinaria de transducción sensorial en organismos tan diversos como eucariotas unicelulares o humanos. Estos cilios sensoriales o primarios, que aparecen como proyecciones de la membrana neuronal, son inmóviles ya que carecen del par de microtúbulos central que caracteriza a los cilios móviles. Funcionan como estructuras donde comienza la transducción sensorial gracias a los canales iónicos que se encuentran situados en sus membranas y que transducen la energía del estímulo aj señales eléctricas que son el lenguaje hablado por el sistema nervioso. Las diferentes modalidades de canales iónicos o receptores confieren la especificidad para cada tipo de receptor sensorial, pero el cilio en sí mismo, como estructura de soporte para estos canales que juega un papel activo en la transducción sensorial, se ha mantenido a lo largo de la evolución, apareciendo en sistemas sensoriales muy diversos tanto en vertebrados como invertebrados. En Drosophila melanogaster sólo las neuronas mecano- y quimiosensoriales poseen cilios primarios. La mayoría de las neuronas ciliadas se encuentran rodeadas por células accesorias. El conjunto formado por la neurona ciliada y las células accesorias que la acompañan constituye un órgano sensorial. Las células accesorias crean el ambiente iónico adecuado para la transducción y construyen las estructuras que detectan el estímulo y lo transmiten hasta el cilio. Estudios previos han mostrado además que las células accesorias pueden influenciar el desarrollo del cilio. Nuestros datos confirman estos resultados. Parece, por tanto, que la transducción sensorial debe ser entendida como un proceso en el que el cilio sensorial y las estructuras accesorias de soporte interaccionan estrechamente. En Drosophila melanogaster los órganos mecano- y quimiosensoriales se generan siguiendo una serie de divisiones asimétricas homólogas que dan lugar a la formación de la neurona sensorial y de las células accesorias. La punta de la neurona sensorial conecta con las células accesorias distales a través de una matriz extracelular de soporte (MEC). En los órganos mecanosensoriales se piensa que esta matriz, conocida como dendritic cap, está implicada en el proceso de mecanotransducción al estar unida directamente a los canales iónicos transmitiéndoles la energía mecánica recogida en las estructuras cuticulares. Defectos morfológicos que afectan a la dendritic cap afectan también a la mecanotransducción, probablemente al interrumpir la transmisión del estímulo. Hasta hoy día, poco se conoce sobre la composición molecular de la dendritic cap. Estudios previos han mostrado que NompA, una proteína transmembrana que posee un segmento extracelular con un dominio zona pellucida (ZP) característico de los componentes formadores de fibrillas en distintas matrices extracelulares, forma parte del andamiaje que la constituye (Chung et al. 2001). Se desconoce cuáles son las moléculas que interaccionan con NompA en la membrana neuronal o cómo la dendritic cap se conecta con las estructuras cuticulares que detectan el estímulo sensorial. En nuestro trabajo describimos cómo Artichoke (ATK), una proteína con repeticiones ricas en leucina (LRR) características de las moléculas de adhesión, está presente en todos los órganos ciliados embrionarios de Drosophila melanogaster, tanto mecano- como quimiosensoriales, y se localiza en la dendritic cap. ATK es secretada por una célula accesoria en cada órgano sensorial, pero la naturaleza de la misma varía en los distintos tipos de órganos, lo que implica una regulación específica de su expresión en cada uno de ellos. Nuestro estudio morfológico en embriones mutantes para atk muestra que las neuronas ciliadas de los órganos mecanorreceptores no se encuentran correctamente estiradas. Para analizar las implicaciones funcionales de estos defectos anatómicos llevamos a cabo estudios del comportamiento locomotor y gustativo larvario. Nuestros resultados muestran que ambos tipos de modalidades sensoriales se encuentran afectadas en individuos mutantes para atk, lo que implica que un correcto acoplamiento del cilio sensorial a las estructuras cuticulares es necesario para que los órganos sensoriales sean plenamente funcionales, independientemente de la naturaleza del estímulo. Demostramos que las células accesorias juegan un papel fundamental en la organización y función de los órganos sensoriales.