Se encontraron un par de genes, cuya lucha determina la cantidad de dientes en la boca y el patrón de su crecimiento. En ratones mutantes que carecen del gen Osr2, crece una segunda fila de dientes, como un tiburón. Estos mismos genes están involucrados en la aparición de un paladar hendido innato, por lo que los ratones mutantes no viven mucho después del nacimiento
No importa cómo la gente se jacte de su superioridad sobre todos los demás animales, los depredadores marinos de los tiburones, primitivos incluso para los estándares de los peces, tienen razones para no estar de acuerdo. Y cuando usan su argumento, deja una marca indeleble, si no en el alma, en los pies de los desafortunados surfistas. Estamos hablando, por supuesto, de los dientes de tiburón, que son grandes y están dispuestos en varias filas. Y los nuestros son pequeños y caben en una línea (excepto en casos raros y cortos, cuando los dientes permanentes crecen un poco lejos de la leche que aún no se ha caído).
El hombre no está solo en su miseria: una sola hilera de dientes es una de las características distintivas de los mamíferos entre los vertebrados en general. No solo los tiburones tienen mucha dentición. Algunos peces tienen un par de ellos en cada mandíbula; en los Tuatars (tuatars) que nos han llegado desde los tiempos del Mesozoico, generalmente están ubicados asimétricamente, en la parte superior hay dos filas de dientes, debajo, uno.
A pesar de una variedad tan curiosa de configuraciones dentales (y una cantidad considerable de dinero girando en odontología y cayendo por gotitas en la ciencia básica relacionada con este campo), los científicos aún no comprenden completamente los mecanismos moleculares que gobiernan la apariencia de los dientes.
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¿Quién decide dónde y cuándo crecer el próximo diente, cómo comunica su decisión a las células que deberían convertirse en un diente?
¿Por qué, al final, este "administrador" no me hace crecer un reemplazo para el diente que alguna vez fue hermoso, ahora carcomido por la caries?
Jiang Zhulan, Zunyi Zhang y otros dos científicos estadounidenses de la Universidad de Rochester y la Universidad del Sur de California creen saber quién detiene el crecimiento de los dientes. Este es el gen Osr2, que codifica un factor de transcripción, que a su vez controla la síntesis de varias decenas, si no cientos, de otras proteínas y factores. Si no fuera por Osr2, nuestros dientes crecerían en los lugares más inesperados.
Hace unos años, Jiang Zhulang y sus colegas descubrieron que los ratones que carecen de ambas copias del gen Osr2 en su conjunto de cromosomas desarrollan embriones no de una, sino de dos filas de dientes durante el desarrollo embrionario. Aparece una fila adicional en al menos cuatro lugares: junto a cada uno de los primeros cuatro molares (molares), un poco más cerca de la lengua, comienza a formarse otro pequeño "molar".
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No fue posible hacer crecer a partir de la línea Osr2 - / - del ratón (el superíndice "- / -" significa la ausencia de dos copias del gen especificado) ningún "ratón tiburón" capaz de destruir todo el grano y todas las reservas de queso: los mutantes mueren poco después del nacimiento debido a la falta de unión del paladar (en el ser humano se le llama paladar hendido). Sin embargo, los embriones dentales adicionales, que se trasplantan de la boca de un ratón mutante a uno normal, junto con los tejidos circundantes, se convierten en dientes bastante duros y mineralizados, no solo dientes de referencia, sino al menos similares a los molares.
En su trabajo actual, los investigadores rastrearon cambios en la expresión de varios genes importantes en la placa dental (la capa encima / debajo de la mandíbula a partir de la cual se desarrollan los dientes) durante el desarrollo intrauterino de ratones normales y mutantes Osr2 - / - -. Además de Osr2, también se eliminó el gen Msx1, otro factor de transcripción que provoca la síntesis de la proteína Bmp4, uno de los miembros de la familia de proteínas "formadoras de hueso", involucrado, según estudios previos, en iniciar la formación de dientes.
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Los biólogos monitorearon los cambios en la expresión génica de manera estándar: extrajeron embriones del útero de la madre en un momento dado, cortaron sus cráneos en capas delgadas y midieron el contenido de proteínas específicas y sus "esquemas moleculares": ARN mensajeros de célula a célula. Los resultados de la investigación se publican en el último número de Science.
Se sabe que lo más interesante no sucede ni siquiera en el epitelio, a partir del cual crece el diente, sino en el mesénquima, una capa delgada de tejido conectivo ubicada entre el epitelio y la mandíbula en crecimiento del embrión. Como demostraron los autores del trabajo, la concentración de Osr2 en ratones normales aumenta bruscamente desde la placa dental hacia la lengua. Por el contrario, la concentración de Bmp4 desciende con la misma rapidez, como si Osr2 inhibiera de alguna manera la síntesis de proteínas.
El análisis del desarrollo de los mutantes Osr2 - / - Msx1 - / - resultó decisivo para el modelo de desarrollo dental.
En ratones que carecen de ambas copias de ambos genes, en primer lugar, no creció un diente adicional al lado del primer molar y, en segundo lugar, ¡no creció un solo diente además de estos primeros molares!
Al mismo tiempo, la proteína Bmp4 se sintetizó cerca del diente en desarrollo, pero en cantidades completamente insignificantes.
La combinación de estas observaciones permitió a los autores del trabajo formular su modelo de desarrollo dental. Según Jiang, la secuencia de aparición de los dientes y su distribución en la cavidad bucal se determina en la lucha dialéctica entre dos factores de transcripción: Osr2 y Msx1. En esta confrontación, Osr2 desempeña el papel de un limitador del crecimiento: es él quien impide el crecimiento de la segunda, tercera y siguiente filas de dientes, mientras que Msx1, por el contrario, provoca la síntesis de Bmp4 y el crecimiento del propio diente.
Por cierto, Osr2 no solo evita que una fila adicional de dientes crezca en la boca de los mamíferos. El mismo factor nos obliga a hacer "hendiduras" en el desarrollo sucesivo de los dientes para que no se superpongan entre sí; quizás esta función sea su principal propósito. Pero Osr2 no lo realiza perfectamente, como pueden atestiguar casi todos los que han tenido muelas del juicio. Según Jiang, es el "desajuste" del sistema Osr2 / Msx1 el motivo de la indentación insuficiente en este caso.
Hasta ahora, los científicos no ven perspectivas para la aplicación directa de sus hallazgos en la odontología clínica: en un futuro cercano, nadie podrá hacer crecer su diente perdido con una inyección de Bmp4 en el lugar correcto.
Aún así, existe una gran brecha entre un par de genes y el desarrollo de un órgano completo. Es más, además de estas señales autónomas, debe haber otras ligadas a la edad absoluta, como lo atestigua convincentemente la historia de los dientes de leche. Al mismo tiempo, Jiang y sus colegas esperan que su trabajo ayude a detectar anomalías genéticas congénitas (como el paladar hendido) lo antes posible, mucho antes de que nazca el bebé. Y, quizás, incluso interferir en su desarrollo de alguna manera.
