Cerberus viene espresso dallendomesoderma faringeo. Iniezione di mRNA di cerberus in un blastomero...
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Cerberus viene espresso dall’endomesoderma faringeo. Iniezione di mRNA di
cerberus in un blastomero vegetativo VENTRALE dell’embrione a 32 cellule induce la
formazione di strutture encefaliche ectopiche.
occhio
placode olfattivo
frzb
chordin
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright
© 2005
Oltre a BMP4 anche Wnt8, espressa in tutto il mesoderma marginale
(eccetto la regione dell’organizzatore) inibisce l’induzione neurale.
Cerberus, Dickkopf e Frzb promuovono l’induzione delle strutture neurali
più anteriori contrastando l’azione di Wnt8.
Anteriore Posteriore
(neuroni del midollo)
Mentre l’induzione dell’epidermide richiede l’attivazione di entrambe le vie di segnale
(BMP e Wnt), l’induzione delle strutture della testa richiede il blocco di entrambe le
vie.
Anche le Insulin-like Growth Factor sono necessarie per la formazione delle strutture anteriori del
capo. Inibendone l’espressione si blocca lo sviluppo della testa, mentre la loro overespressione
causa la formazione di teste ectopiche. Si ritiene che prevengano la funzione di BMP e Wnt
accendendo la via di trasduzione del segnale dell’FGF, che interferisce con con le vie di
segnalazione di BMP e Wnt.
IGF
FGF
tubo neurale anteriore
La cellula ectodermica diviene neurale di default (esperimenti di
dissociazione > calotte animali isolate formano tessuto neurale.
•Nell’ectoderma BMP reprime i geni coinvolti nel differenziamento
neurale e attiva quelli che specificano l’epidermide.
•Nel mesoderma il gradiente di BMP determina l’attivazione di set di
geni differenti che specificano tessuti mesodermici differenti.
L’organizzatore (i)induce il tubo neurale e (ii)ne specifica le varie regioni
regionalizzazione
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blastocele
Occhi ed encefalo anteriore
Diencefalo, vescicole otiche
Tronco, coda
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright
© 2005
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Endomesoderma (endoderma faringeo e mesoderma precordale) inducono le cellule ectodermiche soprastanti ad assumere forma colonnare (placca neurale). La placca neurale si allunga secondo l’asse anteroposteriore.
I margini della placca neurale si inspessiscono a formare le pieghe neurali.
La placca neurale si incurva (le cellule dell’MHP si ancorano alla notocorda, le cellule della quale inducono quelle dell’MPH ad accorciarsi e assumere la forma a cuneo) e le pieghe si sollevano.
Si formano i DLHP a seguito dell’allungamento e cambiamento di forma delle cellule. Cambiamenti d’altezza e forma a cuneo delle cellule dell’MHP e DLHP vengono adottati grazie all’azione intracellulare di microtubuli e microfilamenti. Intanto l’ectoderma circostante “spinge” verso l’asse dell’embrione. L’ancoraggio al mesoderma sottostante è fondamentale per dirigere il corretto piegamento della placca.
Il tubo si chiude allorchè le pieghe neurali si uniscono.
(Medial Hinge Point)
(Dorsolateral Hinge Point)
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
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© 2005
Variations of primary neurulation. The neural tube is shown at the open stage (top row) and after initial closure (bottom row). The initial flat neuroepithelium may roll smoothly into a tube (a), bend sharply at one (b) or more (c) hinge points, or form a solid rod of cells (d).
neurulazione primaria:neurulazione primaria:variazione sul temavariazione sul tema
neurulazione nei teleosteineurulazione nei teleostei
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asse anteroposteriore
The Sonic hedgehog protein is a secreted intercellular signaling molecule. Its precursor form is autocatalytically cleaved into an N-terminal (Shh-N) and a C-terminal (Shh-C) domain. During catalysis, a molecule of cholesterol is covalently attached to Shh-N which performs the signaling function. Shh-C carries out the cleavage reaction and the cholesterol attachment. Shh-N has also been shown to be palmitoylated. Shh-N binds to the transmembrane protein Patched (Ptc). This then derepresses a Ptc-interacting membrane protein called Smoothened (Smo), resulting in the activation of GLI, a transcription factor. GLI, in turn, is thought to control the ultimate expression of the nuclear targets of Sonic hedgehog.
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asse dorsoventrale
floor plate
roof plate
ventral plate
dorsal plate
Nkx6.1
Pax6
Pax7
Shh
Dorsalin
equivalenza del genoma
Tutte le cellule dell’organismo hanno
effettivamente lo stesso identico genoma?
Oppure il patrimonio genetico della cellula
ormai differenziata ha subito delle
modificazioni funzionali irreversibili?
variazioni epigeneticheModifica ereditabile (quindi trasmissibile alla progenie), che può riguardare un
cromosoma o l’attività di un gene, che non varia la sequenza nucleotidica.
Es: metilazione del DNA
Nei vertebrati la metilazione interessa solamente la Citosina sul dinucleotide CpG ad
opera di enzimi DNA-metiltransferasi (Dnmt) che aggiungono un gruppo metile al C5
della citosina: il risultato è la 5-metilcitosina. Il 3-5% circa delle C risulta metilato in
cellule eucariotiche
Lo schema di metilazione viene mantenuto ad opera di DNA-metil transferasi di
mantenimento, che hanno particolare affinità per le sequenze emi-metilate:
tendono quindi a metilare il nuovo filamento che si è formato su uno stampo
metilato.
metilazione del DNA
metilazione e sviluppo
- Nel corso della segmentazione > fase di demetilazione.- Segue metilazione “de novo”.
equivalenza del genoma
Hans Spemann e la Teoria del Trasferimento Nucleare
1938: una cellula già terminalmente differenziata è in grado
di riprogrammare l'informazione in termini di espressione
genica e di controllare lo sviluppo embrionale? Spemann
propose di prelevare il nucleo da una cellula di un embrione in
avanzata fase di sviluppo e trasferirlo nel citoplasma di una
cellula uovo enucleata. Spemann non pote' condurre
l'esperimento per la mancanza di strumenti adatti alla
manipolazione e dissezione delle cellule somatiche e
germinali.
equivalenza del genomaexp. Robert Briggs e Tom J. King, 1952
Rana pipiens
equivalenza del genoma
Briggs e King pongono le basi sperimentali (creano quegli strumenti
che erano mancati a Spemann 14 anni prima quando elaborava la
teoria del Trasferimento Nucleare) per fornire le risposte ai quesiti
di quegli anni:
(?) Il nucleo di una cellula differenziata conserva ancora tutte le
informazioni originarie; inoltre, tale nucleo risulta riprogrammabile ed
in grado di originare un nuovo individuo.
(?) La sinergia tra il citoplasma ospite dell’uovo e il nucleo che in
esso viene rilocato è sufficiente a riattivare il nucleo a dirigere lo
sviluppo del nuovo individuo.
equivalenza del genoma
equivalenza del genoma1962: J. Gurdon ritenta l'esperimento di
Briggs e King, usando nuclei di cellule
differenziate d'intestino di girino di
Xeanopus laevis. 1.4 la % di successo a
girino. Utilizzando il trapianto in serie - il
nucleo viene trapiantato nell’uovo che
viene lasciato sviluppare fino a blastula. Il
nucleo della cellula di blastula si
trasferisce in un altro uovo enucleato e
così via - ottenne un successo del 7%
comprendente 7 rane adulte fertili.
Gurdon dimostra che i nuclei di cellule
somatiche differenziate, trasferiti nel
citoplasma di un uovo enucleato,
modificano il proprio programma
genetico.
1997: I. Wilmut e collaboratori clonano il primo
mammifero.
Prelievo cellule somatiche da ghiandola
mammaria di adulto (razza Finn-Dorset).
Coltura cellulare e arresto in G1 (le cellule,
2n, son quindi sincronizzate).
Oociti dalla donatrice (razza Scottish blackface)
in seconda metafase meiotica enucleati.
Fusione cellulare somatica/oocito e attivazione
dell’oocito stesso mediante impulsi elettrici.
Trasferimento in utero di pecora gravida.
% di successo: 1/434 oociti impiantati = Dolly.
Dimostrazione della totipotenza del nucleo dei
mammiferi: il genoma rimane inalterato e
capace di differenziare in tutti i tipi cellulari.
equivalenza del genoma