Nutrient Sensing in the neuroendocrine control of sexual development: from phenotype characterization to transcriptomic profiling

Abstract

La adquisición de fertilidad es un hito crucial durante el desarrollo de los organismos con reproducción sexual. Numerosos estudios han avanzado en el análisis de los mecanismos subyacentes que desencadenan este evento. En general, existe una relación entre el estado nutricional del organismo y la correcta iniciación del proceso por parte de los centros de control neuroendocrino. Estos centros reguladores requieren una interpretación adecuada del estado nutricional, donde las reservas de energía en forma de lípidos y aminoácidos circulantes parecen ser importantes. En este trabajo, demostramos que el bloqueo de la detección tanto de lípidos (Sema1a) como de aminoácidos (GlyT) en células de la glándula protorácica (PG), el órgano neuroendocrino de Drosophila melanogaster responsable de la producción y secreción de la hormona esteroidea ecdisona, es suficiente para impedir la transición de juvenil a adulto, incluso en larvas bien alimentadas, que, como consecuencia, adquieren un fenotipo obeso. La autofagia parece desempeñar un papel esencial como mecanismo regulador en la conexión entre las dos vías metabólicas (metabolismo de lípidos y aminoácidos) y el inicio de la maduración sexual. La autofagia sistémica se activa en respuesta a la retirada de alimentos durante la transición larval de la fase de alimentación (L3F) a la fase errante (L3W), característica de esta etapa previa a la formación de la pupa. Así, en este estudio hemos probado que la reducción de la ingesta de glicina en la PG mediante el bloqueo del transportador GlyT sobre estimula anormalmente la autofagia local, escapando al control temporal de su activación. Como resultado, la grasa almacenada en forma de gotas lipídicas en la PG se degrada prematuramente, reduciendo la disponibilidad de colesterol. Como consecuencia de la interpretación de un estado nutricional fallido en términos de disponibilidad local de lípidos, no se produce el inicio de la maduración sexual y la producción de esteroides sexuales a partir del colesterol se ve afectada. La epistasis entre el transporte de lípidos (Sema1a) y aminoácidos (GlyT) en la PG no logra rescatar el fenotipo. Sin embargo, la movilización forzada de nutrientes mediante el ayuno en organismos deficientes en GlyT en la PG rescata el fenotipo tras la reactivación de la autofagia sistémica. En conjunto, estos resultados apoyan la idea de que la glicina desempeña un papel importante como regulador de la autofagia en la PG, y que esto puede ocurrir como consecuencia de su capacidad para modular el metabolismo de los lípidos localmente en los centros de control neuroendocrino.