Papel de la matriz extracelular en la migración celular durante la embriogénesis

Memoria de Tesis presentada por Besaiz J. Sánchez Sánchez para optar al grado de Doctor por la Universidad Pablo de Olavide. Tesis inscrita en el Programa de Doctorado en Biotecnología, Ingeniería y Tecnología Química.Posiblemente la migración celular sea la función más conocida que se le asigna a la matriz extracelular (MEC) durante la embriogénesis. Sin embargo, poco se sabe de cómo la MEC regula la migración celular in vivo, ya que su estudio en el ambiente tridimensional de un organismo en desarrollo es complicado. Por ello, la mayoría del conocimiento que se tiene sobre el papel de la MEC en embriogénesis deriva de experimentos realizados con células u órganos en cultivo. Esta función de la MEC en migración celular durante la embriogénesis ha sido clásicamente atribuida a la MEC expuesta en el sustrato, matriz exógena. Sin embargo, experimentos realizados recientemente en células en cultivo, han revelado que las células al migrar también pueden usar una MEC endógena, secretada de manera autocrina. Sin embargo, se desconoce si esta capacidad de las células de usar su propia matriz para migrar se utiliza durante la embriogénesis. Por ello, en esta tesis doctoral se han usado los macrófagos de Drosophila melanogaster como sistema modelo para el estudio in vivo del papel de la MEC en migración celular durante la embriogénesis. En concreto, esta tesis se ha centrado en los siguientes aspectos. Por una parte, se ha estudiado el papel de las lamininas, principales componentes de la MEC, en la migración de los macrófagos in vivo. Por otra, se ha analizado la contribución de las lamininas endógenas y exógenas en este proceso de migración. Y finalmente, se han examinado los mecanismos moleculares y celulares por los cuales las lamininas regulan la migración de los macrófagos. Los resultados obtenidos demuestran que los macrófagos usan lamininas endógenas y exógenas para su migración a través del embrión. Si bien, se propone que estas dos fuentes de lamininas ejercen funciones distintas. Así, mientras que la Laminina endógena promovería la migración, la exógena tendría un papel más estructural, implicado en la correcta formación del espacio intersticial por el cual migran los macrófagos. También muestra que las lamininas regulan la direccionalidad y la estabilidad de las proyecciones de macrófagos al migrar. Además, se implica a las Rho GTPasas Rabs en la secreción de las lamininas. Así mismo, se plantea que uno de los mecanismos moleculares por el cual las lamininas regularían la migración de los macrófagos es mediante la modulación de la actividad de sus receptores las integrinas y el receptor de los factores guías, el PVR. Por último, se ha analizado el posible papel de otros componentes de la MEC, como Nidogen y Colágeno IV, en la migración de los macrófagos. Los resultados demuestran que si bien Colágeno IV se requiere, aunque en menor mediad que las lamininas, Nidogen es prescindible.Este trabajo ha sido realizado en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (Universidad Pablo de Olavide-Consejo Superior de Investigaciones Científicas-Junta de Andalucía), y ha sido financiado por: -Proyecto del Plan Nacional I+D de Investigación con título “Análisis genético, molecular y celular de los mecanismos que regulan la migración e invasión celular”. Código de referencia: BFU2010-166669. Ministerio de economía y competitividad. Gobierno de España. -Proyecto del Plan Nacional I+D de Investigación con título “Aproximación genética, celular y molecular para identificar mecanismos que regulan la migración e invasión celular”. Código de referencia: BFU2013-48988. Ministerio de economía y competitividad. Gobierno de España.Peer Reviewe

Papel de la matriz extracelular en la migración celular durante la embriogénesis

Memoria de Tesis presentada por Besaiz J. Sánchez Sánchez para optar al grado de Doctor por la Universidad Pablo de Olavide. Tesis inscrita en el Programa de Doctorado en Biotecnología, Ingeniería y Tecnología Química.Posiblemente la migración celular sea la función más conocida que se le asigna a la matriz extracelular (MEC) durante la embriogénesis. Sin embargo, poco se sabe de cómo la MEC regula la migración celular in vivo, ya que su estudio en el ambiente tridimensional de un organismo en desarrollo es complicado. Por ello, la mayoría del conocimiento que se tiene sobre el papel de la MEC en embriogénesis deriva de experimentos realizados con células u órganos en cultivo. Esta función de la MEC en migración celular durante la embriogénesis ha sido clásicamente atribuida a la MEC expuesta en el sustrato, matriz exógena. Sin embargo, experimentos realizados recientemente en células en cultivo, han revelado que las células al migrar también pueden usar una MEC endógena, secretada de manera autocrina. Sin embargo, se desconoce si esta capacidad de las células de usar su propia matriz para migrar se utiliza durante la embriogénesis. Por ello, en esta tesis doctoral se han usado los macrófagos de Drosophila melanogaster como sistema modelo para el estudio in vivo del papel de la MEC en migración celular durante la embriogénesis. En concreto, esta tesis se ha centrado en los siguientes aspectos. Por una parte, se ha estudiado el papel de las lamininas, principales componentes de la MEC, en la migración de los macrófagos in vivo. Por otra, se ha analizado la contribución de las lamininas endógenas y exógenas en este proceso de migración. Y finalmente, se han examinado los mecanismos moleculares y celulares por los cuales las lamininas regulan la migración de los macrófagos. Los resultados obtenidos demuestran que los macrófagos usan lamininas endógenas y exógenas para su migración a través del embrión. Si bien, se propone que estas dos fuentes de lamininas ejercen funciones distintas. Así, mientras que la Laminina endógena promovería la migración, la exógena tendría un papel más estructural, implicado en la correcta formación del espacio intersticial por el cual migran los macrófagos. También muestra que las lamininas regulan la direccionalidad y la estabilidad de las proyecciones de macrófagos al migrar. Además, se implica a las Rho GTPasas Rabs en la secreción de las lamininas. Así mismo, se plantea que uno de los mecanismos moleculares por el cual las lamininas regularían la migración de los macrófagos es mediante la modulación de la actividad de sus receptores las integrinas y el receptor de los factores guías, el PVR. Por último, se ha analizado el posible papel de otros componentes de la MEC, como Nidogen y Colágeno IV, en la migración de los macrófagos. Los resultados demuestran que si bien Colágeno IV se requiere, aunque en menor mediad que las lamininas, Nidogen es prescindible.Este trabajo ha sido realizado en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (Universidad Pablo de Olavide-Consejo Superior de Investigaciones Científicas-Junta de Andalucía), y ha sido financiado por: -Proyecto del Plan Nacional I+D de Investigación con título “Análisis genético, molecular y celular de los mecanismos que regulan la migración e invasión celular”. Código de referencia: BFU2010-166669. Ministerio de economía y competitividad. Gobierno de España. -Proyecto del Plan Nacional I+D de Investigación con título “Aproximación genética, celular y molecular para identificar mecanismos que regulan la migración e invasión celular”. Código de referencia: BFU2013-48988. Ministerio de economía y competitividad. Gobierno de España.Peer Reviewe

A dual role for the βPS integrin myospheroid in mediating Drosophila embryonic macrophage migration

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License.-- et al.Throughout embryonic development, macrophages not only act as the first line of defence against infection but also help to sculpt organs and tissues of the embryo by removing dead cells and secreting extracellular matrix components. Key to their function is the ability of embryonic macrophages to migrate and disperse throughout the embryo. Despite these important developmental functions, little is known about the molecular mechanisms underlying embryonic macrophage migration in vivo. Integrins are key regulators of many of the adult macrophage responses, but their role in embryonic macrophages remains poorly characterized. Here, we have used Drosophila macrophages (haemocytes) as a model system to address the role of integrins during embryonic macrophage dispersal in vivo. We show that the main βPS integrin, myospheroid, affects haemocyte migration in two ways; by shaping the three-dimensional environment in which haemocytes migrate and by regulating the migration of haemocytes themselves. Live imaging revealed a requirement for myospheroid within haemocytes to coordinate the microtubule and actin dynamics, and to enable haemocyte developmental dispersal, contact repulsion and inflammatory migration towards wounds.This work was supported by the Spanish Ministerio de Ciencia y Tecnología [grant numbers BFU2010-16669 and CSD-2007-00008 to M.D.M.-B.] and by a Wellcome Trust Senior Research Fellowship [grant number 090899/Z/09/Z to W.W.]. R.R. was supported by the DFG as project B11 of the SFB 446 ‘Zellverhalten der Eukaryoten’]; the EMBO Young Investigator Programme [a Formación de. Personal Investigador studentship from the Spanish Ministerio de Ciencia y Tecnología [to B.J.S.-S.]. and an MRC Doctoral Training Grant to K.C.Peer reviewe

Dissection of Nidogen function in Drosophila reveals tissue-specific mechanisms of basement membrane assembly

© 2018 Dai et al.Basement membranes (BMs) are thin sheet-like specialized extracellular matrices found at the basal surface of epithelia and endothelial tissues. They have been conserved across evolution and are required for proper tissue growth, organization, differentiation and maintenance. The major constituents of BMs are two independent networks of Laminin and Type IV Collagen in addition to the proteoglycan Perlecan and the glycoprotein Nidogen/entactin (Ndg). The ability of Ndg to bind in vitro Collagen IV and Laminin, both with key functions during embryogenesis, anticipated an essential role for Ndg in morphogenesis linking the Laminin and Collagen IV networks. This was supported by results from cultured embryonic tissue experiments. However, the fact that elimination of Ndg in C. elegans and mice did not affect survival strongly questioned this proposed linking role. Here, we have isolated mutations in the only Ndg gene present in Drosophila. We find that while, similar to C.elegans and mice, Ndg is not essential for overall organogenesis or viability, it is required for appropriate fertility. We also find, alike in mice, tissue-specific requirements of Ndg for proper assembly and maintenance of certain BMs, namely those of the adipose tissue and flight muscles. In addition, we have performed a thorough functional analysis of the different Ndg domains in vivo. Our results support an essential requirement of the G3 domain for Ndg function and unravel a new key role for the Rod domain in regulating Ndg incorporation into BMs. Furthermore, uncoupling of the Laminin and Collagen IV networks is clearly observed in the larval adipose tissue in the absence of Ndg, indeed supporting a linking role. In light of our findings, we propose that BM assembly and/or maintenance is tissue-specific, which could explain the diverse requirements of a ubiquitous conserved BM component like Nidogen.This work was supported by the Ministerio Español de Ciencia y Tecnología (grant number BFU2016-80797 to MDM-B) and by the NSFC (grants number 31771600 and 31371459 to JCP-P). BJS-S was supported by a FPI studentship from the MCYT. The institutional support from the Junta de Andalucía to the CABD is acknowledged