Establecimiento y mantenimiento de la polaridad celular epitelial planar por puentes cadherínicos asimétricos: un modelo computacional

Las escamas, pelos, plumas y cilios de los animales están orientados debido a la polarización celular en el plano epitelial. Se han identificado los genes involucrados, pero la señal y el mecanismo siguen siendo desconocidos. En la polarización de alas de Drosophila, se supone ampliamente que actúa un gradiente de actividad de Frizzled; y la señalización célula-célula por cadherinas como Flamingo seguramente juega un papel importante. Presentamos un modelo computacional donde la lectura del gradiente de Frizzled ocurre a través de la formación sesgada y reforzada por retroalimentación de complejos intercelulares asimétricos basados en Flamingo. A través de estos complejos, las células vecinas pueden comparar sus niveles de actividad de Frizzled. Nuestros cálculos son altamente resistentes al ruido y reproducen tanto los fenotipos de alas de tipo salvaje como todos los fenotipos mutantes conocidos; se predicen otros fenotipos. El modelo establece límites estrictos sobre una señal de activación de Frizzled, que debe exhibir propiedades inusuales: (1) el gradiente de señalización extracelular de Frizzled debe ser contrarrestante—disminuyendo de proximal (P) a distal (D), mientras que durante la polarización, el gradiente intracelular de Frizzled se acumula de P a D; (2) el gradiente externo debe ser relativamente débil y de corta duración, para no impedir la inversión de Frizzled intracelular. Estas características, en gran medida independientes de los detalles del modelo, pueden proporcionar pistas útiles para futuros esfuerzos experimentales.