Fragen E-Zellbio 2

Question 1

Beschreiben Sie ein Bespiel zur Translationskontrolle, das bei der frühen Entwicklung des Drosophila melanogaster Embryos eine entscheidende Rolle spielt. (4 P)

Answer 1

• nanos inhibiert die Translation von hunchback (posterior)
• nanos bindet zusammen mit Pumilio ans nanos response element
• Deadenylierung → Poly-A-Schwanz wird abgebaut, dadurch können Translationsfaktoren, die dort normalerweise binden, nicht binden und es kommt nicht zur Translation
• wichtig, weil so die Formation des Abdomens erfolgen kann
• bicoid blockiert die Translation von caudal

Question 2

Welche mechanistischen Ähnlichkeiten weisen bei Drosophila melanogaster das anteriore und das posteriore maternale System auf? (2 P)

Answer 2

Lokalisierte mRNA ist entscheidend, die Keimbahn ist immanent.

o bicoid und nanos

Transkriptionsrepression ist essentiell

Question 3

Welche Ähnlichkeiten zwischen Arthropoden und Vertebraten bei der Musterbildung entlang der dorsoventralen Achse haben zur Theorie der „Urbilateria“ geführt. (2 P)

Answer 3

Nervensystem, Darm und Blutgefäßsystem scheinen genau dorsoventral invertiert

Question 4

Nennen Sie 3 Beispiele für parakrine Signaltransduktionskaskaden und 1 Beispiel für eine juxtakrine Signaltransduktionskaskade (4 P) und geben Sie für jedes Beispiel einen entwicklungsbiologischen Prozess an, bei dem die entsprechende Signaltransduktionskaskade beteiligt ist. (4 P).

Answer 4

Parakrin
o Wnt-Frizzled: C. elegans (Induktion von P2- auf EMS-Zelle)
o Rezeptor-Tyrosin-Kinase: Aktivierung von torso bei D. melanogaster (?)
o Hedgehog: Bildung der Parasegment-Grenze bei D. melanogaster (aktiviert Wingless-Expression in der Nachbarzelle); Musterung des Rückenmarks bei der Maus.

Juxtakrin
o Delta-Notch: C. elegans (Induktion von P2 auf ABP-Zelle)

Question 5

Was versteht man unter klonaler Restriktion und einem Kompartiment. (1,5 P)

Answer 5

Klonale Restriktion: Zellen, die einen bestimmten Ursprung haben, können sich nicht mit Zellen anderen Ursprungs mischen –> Entstehung von Parasegmenten bei Drosophila.

Kompartiment: abgegrenzter Bereich, z.B. in der Zelle Mitochondrien, das ER

Question 6

Nennen Sie 3 Besonderheiten, die homöotische Auswahl-Gene in Bezug auf ihre Anordnung im Genom und ihre Funktion aufweisen. (3 P)

Answer 6

1. Anordnung in einem Genkomplex = Hox-Komplex
2. Kolinearität: Anordnung der Gene im Genom entspricht deren Funktion entlang der anterio-posterioren Achse.
3. Posteriore Prävalenz: die Selektorgene, die normalerweise weiter posterior exprimiert werden sind dominant über solche, die weiter anterior ihre Expressionsgrenzen haben.

Question 7

Was bewirken die Aktivitäten der Gene der Trithorax-Gruppe und was die der Polycomb-Gruppe? (3 P)

Answer 7

Trithorax-Gruppe: dauerhafte Aufrechterhaltung der Expression durch Regulation des Chromatins (v.a. Methylierung dient der Aktivierung von Gen-Komplexen)

Polycomb-Gruppe: dauerhafte Reprimierung der Expression durch Bindung an das Chromatin des Hox-Komplexes. (Nicht aktivierte Hox-Gene bleiben inaktiv.)

Question 8

Nennen Sie 4 Möglichkeiten, wie Veränderungen bei den Hox-Genen im Laufe der Evolution Entwicklungsprozesse modifizieren können und geben Sie jeweils ein Beispiel an. (6 P)

Answer 8

Veränderungen in den cis-regulatorischen Elementen von Zielgenen:
o Evolution der durch Ubx regulierten Ausbildung von Hinterflügeln: Ubx ist für den Mesothorax zuständig. Es können jedoch Flügel, Halteren, … exprimiert werden.

Veränderungen im Expressionsmuster der Hox-Gene:
o Verschiedene Anzahl von Pedipalpen

Veränderungen in der Proteinfunktion der Hox-Gene:
o Crustaceae – Beine am Abdomen/Insecta – Keine Beine

Veränderungen in der Anzahl der Hox-Gene.