Genética del desarrollo Flashcards
Teoría de la herencia del plasma germinal
Cada célula se desarrolla autónomamente
Ovocito y espermatozoide contribuyen igualmente a nivel cromosómico al nuevo individuo
La línea germinal transmite la información de generación en generación, independiente de la experiencia de las células somáticas
No todos los determinantes en los cromosomas están presentes en las células somáticas, así cada tipo celular posee un subconjunto diferente de material cromosómico heredados, los cuales determinan el destino celular (Falso: equivalencia genómica)
Especialización
Célula que es capaz de diferenciarse autónomamente en un ambiente neutral, es decir cuando es cultivada fuera del embrión
Gástrula temprana
Determinación
Células o tejido que es capaz de diferenciarse autónomamente en un ambiente no neutral, por ejemplo cuando es transportada a otra región del embrión
Gástrula tardía
VERDADERO O FALSO: La región ventral del animal da origen al SN
Falso
Equivalencia genómica
La mayoría de las células posee el mismo material cromosómico. El de una célula somática puede dar origen a un individuo completo
Reprogramación celular
Es posible reprogramar la célula para que adopte otro destino celular cercano o llevarlas a la pluripotencialidad
VERDADERO O FALSO: Modificaciones epigenéticas promueven la especialización y determinación hacia diversos destinos celulares
Verdadero
Experimento de Spermann-Mangold
Se cambia de localización al labio dorsal del blastoporo, logrando organizar a un individuo completo
Morgan (experimento)
cortar regiones cefálicas de gusanos y veía como volvía a crecer le cabecita, pero se dio cuenta que a medida que iba cortando hacia la cola, era más difícil formar la región anterior, llegando a un punto en que no se formaba
Morgan (conclusión)
debía ser producto de una gradiente de alguna sustancia
que estaba concentrada en la zona anterior, que era lo que proporcionaba el patrón anterior de la cabeza, y que
se iba perdiendo hacia posterior (gradiente antero-posterior)
Sander y santamontes
Organización en segmentos. Tomó
un pelo para dividir el citoplasma en 2, impidiendo
el paso del citoplasma entre las dos zonas del
embrión y que se generen los segmentos intermedios (se interrumpe la gradiente)
Más de Sander (conclusión)
Dependiendo de la concentración de la sustancia se van
generando diferentes porciones del embrión (mayor concentración
de sustancia genera segmento 1 y menor concentración genera
segmento 6).
¿Qué ocurrió con Sander cuando tomó la región con el pigmento y la colocó anterior a donde separó inicialmente el citoplasma?
lo que observó es que lograba restablecer todo el patrón en la región anterior (1-6). O bien, lo otro que podía ocurrir era que se
reestableciera el patrón hasta el número 4 (1-4)
¿Qué ocurrió con Sander cuando tomó la región con el pigmento y la colocó posterior a donde separó inicialmente el citoplasma?
puede producir es reproducir el patrón caudal pero invertido (654), o bien generar un patrón de dos colas (65456)
Conclusión general de Sander y Mendel
existe un
gradiente de un componente en el citoplasma que dirige o controla las diferentes identidades a lo largo del eje anteroposterior
analogía de la bandera francesa
La gradiente de un factor determina que en cierta región de
un individuo sea azul, en otra blanca y en otra roja. No hay
colores intermedios, sino que regiones límites, dada por la
interacción entre los componentes genéticos de las células
que están muy cercanas.
Información posicional
Información dada por la gradiente. localización espacial específica de una
célula en un grupo de células en desarrollo.
ARN polarizado en el ovocito luego es traducido, y al traducirse se generan
gradientes.
Campo morfogenético
responde
a un grupo de células que cooperan y responden de igual
manera a una señal química polarizada o localizada
promoviendo así la formación de tejidos y órganos; la señal
se denomina morfógeno
Experimento de respuesta (embriones de mosca)
Analizaron los patrones de “los pelitos” del
embrión de mosca. Se hizo una mutagénesis simple,
buscando genes que en homocigosis tuvieran un fenotipo, es decir, recesivo. Entonces le dieron un mutágeno al macho y lo cruzaron con hembras con
cromosomas de interés marcados. En resumen, al cruzarlo obtienen en la progenie el cromosoma
mutagenizado sobre el balanceador, y luego lo que quieren hacer es obtener machos y hembras que
tengan este cromosoma mutagenizado, entonces expanden cruzando este genotipo con las hembras
nuevamente (F1), y obtienen individuos con mutaciones únicas en la misma región para obtener progenie F3 y analizarla. No le servía en la F3 ni el
individuo con los doble balanceadores no son viables (se pueden reconocer) y son descartados, al igual que el que posee una mutación con el balanceador; se quedan solo con aquellos individuos doble mutados
(homocigotos) y son los que utilizan para la realización del análisis del fenotipo (patrón de los pelitos).
IMPORTANTE: El mecanismo por el cual estas células interpretan las señales que se encuentran en el citoplasma…
no dependen de la señalización intercelular porque todos los núcleos comparten el
mismo citoplasma, entonces la señal es citoplasmática.
GAP
fenotipos que
generaban defectos fenotípicos muy grandes en el embrión (regiones enteras que desaparecen)
genes de la
regla del par o PAIR RULE
regiones afectan segmentos por medio, que son los genes de la
regla del par o PAIR RULE, pudiendo afectar los segmentos pares o impares
SEGMENT POLARITY
afectan cada uno de los
segmentos, como por ejemplo afectando a todos los segmentos de cutícula lisa (o sea, que no tienen pelitos)
que son los SEGMENT POLARITY, siendo característicos los fenotipos hedgehog (hh) y armadillo (arm)
Particularidad de los embriones de mosca
inicialmente los
núcleos de las células germinales comparten citoplasma (números 1-9), y a medida que se van dividiendo los
núcleos se van hacia la periferia (números 10-11), aun compartiendo citoplasma. Luego ocurren mitosis
sucesivas, que terminan en individualizar las células unas de otras, cada una con un núcleo (número 12-14);
esto marca el fin del periodo de celularización.
Gen Bicoid
Este gen evita el
fenotipo de 2 colas
tipo silvestre (Wild-type)
su mRNA se concentra en la región
anterior
Experimento de wilf-type y bicoid
Lo que hicieron fue tomar el citoplasma de la región anterior donde se concentra el mRNA de Bicoid
de un embrión wild-type y lo colocaron en diversas regiones del citoplasma de embriones de mosca Knock-out
para Bicoid que tienen, por ende, 2 colas.
Observaciones del experimento de wilf-type y bicoid
Observaron
que al colocar con un pipeta el mRNA de Bicoid en la zona anterior se restituía el orden cefalocaudal de un wild-type. Por otra parte, al colocarlo en el centro del Knock-out observaron que la cabeza se desarrolla en el centro y se forman dos colas: una hacia cefálico y otra hacia caudal. Pero si colocaban el mRNA de Bicoid en
un wild-type en la cola (además), se formaba un embrión de 2 cabezas: una hacia cefálico y otra hacia caudal
Conclusión del experimento de wilf-type y bicoid
el mRNA de Bicoid controla el eje anteroposterior, o promovía el
destino de la cabeza.
Experimentos posteriores con bicoid
el mRNA de Bicoid se concentra mucho en la zona anterior (cefálico), sin tener un gradiente. Sin embargo, la proteína sí tiene una gradiente, concentrándose hacia anterior (cefálico) y difundiendo hacia posterior (caudal). Lo mismo ocurre con otros genes que tienen la misma característica, por ejemplo Nos, que promueve el destino de cola.
¿cómo y cuándo se forman estas gradiente?
Experimento
la región 3’UTR de bicoid es la que determina que se localicen los lugares. y esto lo probaron generando transgénicos que tenían la región codificante de Nos y le pusieron el
perfil 3’ UTR de bicoid, y al hacer eso, lo que ocurre es que nos se va hacia la región anterior.
Cuando se inyecta al embrión con este transgen, también se va a la región anterior, y eso resulta en
embriones con dos colas.
Establecimiento del eje antero-posterior: La generación de asimetría ocurre durante:
Ovogénesis
polarización del ovocito
La polarización del ovocito ocurre muy temprano,
en la cámara oval, cuando el núcleo del ovocito se
dirige hacia posterior y secreta una señalización
que es sensada por células foliculares, que
desencadena una vía de señalización que termina
eventualmente polarizando a la célula y sus
microtúbulos.
e las proteínas
de bicoid inhiben
la traducción del
RNA de caudal, generando una
gradiente de caudal
Donde hay harto bicoid,
hay menos caudal.
Donde hay más nanos,
hay menos hunchback.
Formación de la gradiente
Una mezcla entre la polarización de la célula y la información en los 3’ no traducidos de los gen, genera la
formación de la gradiente, lo que corresponde a la información posicional
Factor de transcripción Knips responde a
Caudal y nano
Para que la banda de Kruppel se localice solamente en la
región indicada, es necesario que
✓ Más hacia posterior, Knips inhibe la expresión de
Kruppel.
✓ Bicoid activa a Hunchback.
✓ Hunchback activa a Kruppel a baja concentración y
en alta inhibe su expresión anterior.
Continuación de polimerización y otros
La región positiva de los microtúbulos polimerizan
la región posterior y la región anterior se
despolimeriza. Lo que se sabe es que bicoid une a
las dineinas (proteínas motoras que caminan en
dirección de los microtúbulos), lo que hace que
este RNA se localice en la región anterior.
Por otra parte, Oskar que se asocia a nanos, se une a kinesinas y hace que nanos se localice en la región
posterior. De esta manera, muy temprano en el desarrollo, el ovocito ya está polarizado y el RNA de estas
proteínas ya están en esta región.
VERDADERO O FALSO: Regiones específicas del promotor del gen even-skipped controlan su transcripción en bandas
Verdadero
regiones genómicas que controlan la expresión del gen even-skipped
enhancer
¿Cómo se sabe que enhancer participa?
se cortaron pedazos de DNA, los partieron en dos y los pusieron
controlando genes reporteros, quedando:
Enhancer + Promoter simple + secuencia codificante de lacZ
Los transgenes son inyectados a los embriones, y se revela la actividad de la enzima poniendo un sustrato clásico.
¿Cómo se sabe que enhancer participa? Conclusiones
Giant, se expresa en la región más posterior y donde está alto reprime la expresión de eve stripes, por lo que si muta este gen, se expande la banda 5. En conclusión, los enhancer responden a los diferentes gradientes de
factores de transcripción, los cuales son interpretados por los núcleos. Para definir un límite preciso es
importante la interacción entre células
Especificación dorso-ventral del tubo neural
Hay diferentes tipos celulares, los cuales se van diferenciando desde la región más ventricular hacia la periferia.
Aquí hay gradientes que son establecidas por morfógenos, que en este caso son extracelulares, los cuales viajan entre las células.
En ventral: Shh y Chr (alto).
En dorsal: BMP y Wnt (alto)
Vía de señalización Wnt (wg de vertebrados)
Esta vía de señalización es necesaria para la organogénesis.
Tiene expresión específica en
algunas regiones, por ejemplo, Wnt4 es necesaria para el
desarrollo de los órganos urogenitales, en la imagen vemos
un mutante para Wnt4,
por lo que no alcanza el desarrollo gonadal.
Estructura de genes homeóticos
Molecularmente contienen un homeobox (180 pb), corresponde a un
dominio transcripcional que une al ADN, funcionando como activador de la
transcripción.
Co-opción de vías de desarrollo
Utilizados nuevamente para hacer otras estructuras
VERDADERO O FALSO: Las células responden a las diferentes concentraciones de los morfógenos, expresando diferentes factores de transcripción.
Verdadero
Depresión de la expresión
Nx2 reprime la
expresión de Pax 6, de forma de especificar ciertos progenitores. A medida que los precursores van migrando
hacia la capa del manto, en la región más periférica, se diferencian en los distintos tipos neuronales.
VERDADERO O FALSO: Las señalizaciones son intracelulares
Falso
BMP
es un ligando que
se secreta en extracelular y se une a un receptor, eso activa una cascada de
señalización de fosforilación de R-Smad la cual va al núcleo y activa un programa de
transcripción génica y resulta en la expresión de algunos factores de
transcripción.
También en el extracelular, el BMP puede ser regulado por la expresión de
inhibidores que lo capturan en el medio
extracelular e impiden que se una a su
receptor.
Vía de señalización de Hedgehog (Hh)
Cuando se une Hedgehog, desencadena otro tipo de señalización, en este caso, la inhibición de la PKA, que normalmente está fosforilando al factor de transcripción
llamado Cubitus interruptus (Ci), el cual funciona como un
represor cuando no hay Hh, pero cuando hay Hh funciona como un activador de la transcripción.
Hedgehog se expresa en la notocorda y es necesario para
el desarrollo craneoencefálico.
La inhibición de la vía de señalización de Hh
Conduce a malformaciones, por ejemplo, un cíclope producto de que la
madre fue alimentada con hierbas con un inhibidor de Hh desarrollando
problemas en el desarrollo craneofacial.
Formación eje antero posterior
Los Investigadores concluyen que existe una jerarquía de genes
que definen desde regiones más grandes a más pequeñas.
Inicialmente se definen unas gradientes de los genes maternos:
- Anterior: bicoid
- Posterior: nanos
Luego, esto define la expresión de los genes GAP. Los que a su
vez, en conjunto, definen los genes pair-rule y, por otro lado, a
los genes homeóticos, estos definen los patrones e identidad
de cada segmento (cabeza, cola, etc).
Homeosis
transformar una región en otra
Mutaciones en los genes homeóticos
transformación de un segmento en otro.
Ejemplos de genes homéosticos
- La mutante del gen ultrabithorax (Ubx) transforma el segmento torácico posterior de las alas y lo
transforma en alas. En ese segmento, donde aparecen nuevas alas se encuentra el órgano halterios, que
funciona como un oído medio para mantener el equilibrio y la navegación de las moscas. - Una mutación en el gen antennapedia (AntP), por ende, en vez de antenas crecen patas.
VERDADERO O FALSO: Todos los genes homeóticos tienen fenotipos observables
Falso
algunos no eclosionan, no llegan al estadio adulto o son infértiles.
Expresión de genes homeóticos
PENDIENTE
