Cell signaling and patterning in limb development : analysis in recombinant limbs and by cell grafting

Abstract

ABSTRACT: Research in limb development implies the study of how complex structures derive from a group of undifferentiated cells. We have focused on the contribution of signaling pathways involved in patterning the limb along the anterior-posterior (AP) and proximal-distal (PD) axes, taking advantages of the chicken embryo model. During wing development, anterior limb bud progenitors show a reduced morphogenetic capacity and require signaling from the posterior progenitors (SHH) to survive: deprival of this signal leads increased GLI3R levels and massive apoptosis (Bastida et al., 2004). However, isolated anterior progenitor cells survive and form digits when dissociated and reaggregated forming Recombinant limbs (RLs). Our first goal has been to clarify the reasons for these two highly divergent behaviors. Our second aim has been to unravel the mechanisms driving PD patterning. Grafting young progenitors to the distal environment of older buds shows that an autonomous timing mechanism specifies the positional values of the zeugopod and autopod, providing a complete model of development (Saiz-Lopez et al., 2015).

RESUMEN: La investigación en el desarrollo de las extremidades implica conocer cómo células indiferenciadas forman estructuras complejas. Nos hemos centrado en la contribución de las vías de señalización implicadas en la formación de patrón de la extremidad en los ejes antero-posterior (AP) y proximo-distal (PD), utilizando el modelo del ala del embrión de pollo.

Las células progenitoras anteriores del primordio de la extremidad muestran una reducida capacidad morfogenética y requieren señalización de los progenitores posteriores (SHH) para sobrevivir: la privación de esta señal conlleva aumento de niveles de GLI3R y apoptosis masiva (Bastida et al., 2004). Sin embargo, las células progenitoras anteriores aisladas sobreviven y forman dedos cuando son disociadas y reagrupadas formando extremidades recombinantes (RLs). Nuestro primer objetivo ha sido aclarar los motivos de estos dos comportamientos tan divergentes.

Nuestro segundo objetivo ha sido desentrañar los mecanismos que controlan el patrón PD. Injertos de progenitores de extremidades jóvenes en un entorno distal más viejo muestran que un mecanismo de sincronización autónomo especifica los valores posicionales del zeugopodio y autopodio, proporcionando un completo modelo de desarrollo (Saiz-López et al., 2015).