MBI - EBd T VL3 - Homöotische Gene & Entwicklung der Gliedmaßenknospen PDF

Preview

Summary

Zusammenfassung MBI - Entwicklungsbiologie der Tiere VL2 - Homöotische Gene & Entwicklung der Gliedmaßenknospen...

Description

Vorlesung 3 – Homöotische Gene & Entwicklung der Gliedmaßenknospen

Begriffserklärung Homöose -

Organe/Segmente nehmen Identität von Organen/Segmenten an, zu denen sie in serieller Homologie stehen → Homöotische Gene bestimmen die Identität von Organen/Segmenten

Homöotische Gene bei Drosophila Diese 8 Homöotischen Gene liefern den jeweiligen Abschnitten ihre Identität

-

-

-

Homöotische Gene sitzen in einem Komplex Position der homöotischen Gene im Komplex und der Ort der Wirkung entlang der anterio – posterioren Körperachse sind kolinear Homöotische Gene haben Homöo – Box (Hox) und kodieren für Transkriptionsregulatoren mit Homöo – Domäne Die einzelnen Gene haben eine hohe Ähnlichkeit zueinander Hox – Gene geben positionelle Information entlang der antero – posterioren Achse 1

Entwicklung der Gliedmaßenknospen -

Gliederung der Achsen → Anterior – posterior → Proximal (nah an Somiten) – distal (weiter weg von Somiten)

-

Gliedmaßenknospen werden immer paarig angelegt → Vordere Gliedmaßenknospe → Hintere Gliedmaßenknospe

AER und Mesenchym -

-

-

-

-

Die Frühentwicklung erfolgt durch Mesenchym und AER (Apikaler Ektodermaler Kamm) → AER erhält das Wachstum und die Entwicklung der Gliedmaßen Ab einem gewissen Zeitpunkt ist AER wesentlich für die Proliferation im Mesenchym und für die Strukturierung von proximal zu distal Wenn man ein AER mehr hat, kommt es zu einer Verdopplung der distalen Gliedmaßen, wie hier die ,,Finger‘‘ die doppelt angelegt sind Wenn AER komplett entfernt wird, bricht die Gliedmaßen – Entwicklung ab → Proliferation im Mesenchym stoppt → Kein Auswuchs / keine Gliedmaßen Wenn AER durch den Fibroblast – Wachstumsfaktor Fgf8 ersetzt wird, wachsen die Gliedmaßen normal heran

Das Mesenchym -

Ist schon vor dem AER angelegt und induziert die Bildung von AER es gibt jeweils ein spezialisiertes Mesenchym für die Vorderextremitäten und eins für die Hinterextremitäten → bestimmt Art der Gliedmaßen

2

-

-

-

Wenn man das Mesenchym der hinteren Gliedmaßenknospe entnimmt und diese in die vordere Gliedmaßenknospe einsetzt, wird daraus ein Bein anstatt ein Arm Wenn man ein Mesenchym von außerhalb in die Gliedmaßen – Anlage einbaut, so entwickeln sich keine Gliedmaßen → Es wird also das spezifische Mesenchym und der sich daraus entwickelnde AER benötigt, um eine funktionelle Gliedmaßen – Entwicklung zu erhalten Transkriptionsfaktor Tbx5 kodiert für Flügel Transkriptionsfaktor Tbx4 kodiert für Bein

Musterbildung in den Gliedmaßenknospen -

-

-

Im unteren Teil des Mesenchyms befindet sich ein Signalzentrum ZPA → Zone polarisierender Aktivität (ZPA) Beim Implantieren von ZPA auf die gegenüberliegende Seite entsteht eine gespiegelte Duplikation → Bei der Duplikation des AER entstand eine gleichsinnige Duplikation der Gliedmaßen Sonic hedgehog (Shh) ist ein sekretorisches Signalmolekül in der ZPA → Signalgeber von ZPA (polarisierende Aktivität)

Molekulare Mechanismen der Gliedmaßenbildung Bild = Vordere Gliedmaßenknospe - Im Mesenchym wird Fgf10 gebildet - Fgf10 ist für die Bildung von Fgf8 im Ektoderm verantwortlich → Ausbildung AER - Fgf8 signalisiert zurück → Erhaltung des Fgf10 im Mesenchym - Fgf8 induziert Shh 3

-

→ AER prägt sich weiter aus Shh erhält Fgf8 und Fgf4 → Fgf8 wird in der oberen und unteren Region des AER gebildet → Fgf4 wird nur in der unteren Region des AER gebildet Fgfs legen Vorstrukturierung fest von anterior und posterior sowie proximal und distal Fgf8 und 4 erhalten Shh in ZPA Fgf8 und 4 erhalten auch die Proliferation •

-

Neben den beiden Achsen (anterior – posterior und proximal – distal) gibt es noch eine weitere Achse –> dorsal – ventral -

Signalproteine auf der dorsalen Seite → Wnt7a und Radical Fringe Signalproteine auf der ventralen Seite → Engrailed Wnt7a induziert TF Lmx1 → Lmx1 nur im dorsalen Mesenchym → Lmx1 spezifiziert dorsale Strukturen

4...