HC 3 + 4: Ontwikkelingsmechanismen Flashcards
Producten na de meiose II en cytokinese van de primaire oöcyt
Oöcyt met poollichaampje binnen de zona pelludica
Alle cellen van de mens zijn ontstaan uit 1 cel, welk?
De zygote
Resultaten bevruchting
-Herstellen 2n
-Bepalen geslacht
-Initiatie van deling en ontwikkeling
Cellen in de morula zijn …
totipotent (in de inner cell mass/embryoblast: pluripotent)
Welke transcriptiefactor identificeert in het vroege embryo totipotente/pluripotente cellen.
Oct4
Uit welke cellen ontstaan de drie kiembladen en de weefsels mbt Oct4
Oct4 negatieve cellen
Zijn de onderdelen van de drielagige kiemschijf nog pluripotent?
Nee, ze kunnen niet meer tot alle cellen van het embryo en toekomstige mens differentiëren.
Oct4 identificeert pluripotente stamcellen in de vroege embryo en … cellen
primordiale geslachtscellen
De pluripotente stamcellen (embryonale stamcellen ESC) kunnen worden gekweekt > bijdrage aan de …
normale ontwikkeling van het organisme
Pluripotente esc’s kunnen gericht genetisch gemodificeerd worden en dan bij een drager worden ingebracht. Hoeveel ESC’s heb je minimaal nodig?
eentje
Chimeer
mengeling van verschillende organismen: bv door embryonale stamcellen van muis 1 in de ontwikkelende blastocyst van muis 2 te injecteren en dan bij een drager in te brengen.
Hoe worden knockout muizen gemaakt?
Met gemodificeerde embryonale stamcellen
Cell memory
Tijdens ontwikkeling onthouden alle celtypen de volledige (epi)genetische informatie
Gurdons experiments
Uit kikker eicel de nucleus wegbestralen en dan donor nucleus inbrengen van donor kikker en dan ontwikkelt een kloon (heel soms, 1%)
Waarom kunnen kernen van huidcellen niet gebruikt worden voor celkerntransplatatie?
Ze zijn monopotent: en door behoud van epigenetische informatie zal na injectie in geënucleieerde eicel alleen maar huidcellen kunnen vormen.
Hoe kunnen huidcellen toch gebruikt worden voor celkerntransplantatie?
Epigenetisch de juiste genen aanzetten in het dna voor pluripotente eigenschappen.
X-inactivatie
Na enkele delingen van de zygote indien XX, één van de X chromosomen wordt geïnactiveerd waardoor alle genen in dat chromosoom inactief worden. Omdat dit na enkele dagen gebeurt kan een lapjeskatpatroon bestaan (bv rode en zwarte vacht)
Uit de wit-rood-zwarte lapjeskat Rainbow is de kloon Copycat gemaakt. Copycat was echter wit-zwart. Hoe?
Van Rainbow is een donor-pluripotente stamcel gekozen waar het X chromosoom met rode vachtkleur al geïnactiveerd was. Via behoud van epigenetische informatie zal Copycat geen rode vacht krijgen.
Hoe kan blokkade van genen door cell memory bij celkerngetransplanteerde klonen worden tegengegaan?
Blokkade van remethylatie
Tussen soorten is er veel variatie is genome …
genome sizes
Welk verschil is groter tussen soorten: genome sizes of aantal coderende genen?
Genome sizes
De producten van het coderende DNA zorgen niet voor de voornamelijke ontwikkelingsprogramma. Wat dan wel?
Het regulatoire DNA en hoe dit de coderende genen reguleert.
Welke evolutionair geconserveerde stoffen regelen soortgelijke functies bij verschillende soorten?
Transcriptiefactoren
Over de embryonale stadia gaan regulatiegenen voor transcriptiefactoren aan specifiek voor dat stadium voor target genen. Hoe worden de regulatiegenen beïnvloed?
Door andere transcriptiefactoren
Functie Shh
Posterior ontwikkeling van de ledematen (door expressie Shh in limb bud)
Hoe wordt Shh geactiveerd?
Door een verweg liggende enhancer
> Bij muis zorgt deze enhancer voor expressie Shh
> een slang heeft een andere (zrs) enhancer daar die Shh niet activeerd
> crispr cas slang enhancer in muis genoom: muis zonder ledematen
Tijdens de ontwikkeling behouden alle celtypen de volledige genetische informatie
Maar ze gaan wel verschillende genen tot expressie brengen
Differentiatie
Herprogrammering
(On)toegankelijk maken van sets van genen
Maturatie
Vermogen tot ‘volwassen’ expressie niveau
Modulatie
niveau van genexpressie (fysiologische signalen)
Differentiatie
Het proces waardoor cellen structureel en functioneel van elkaar gaan verschillen
Wat stuurt de differentiatie?
Transcriptionele regulatie (interactie tussen transcriptiefactoren en regulatoire elementen)
Mechanismen om dochtercellen verschillend te maken
-Asymmetrische deling
-Symmetrische deling
Asymmetrische deling
Zustercellen worden anders ontstaan: bv alle TF’s komen in het ene deel van de moedercel en deelt tot één dochtercel en de andere dochtercel bevat geen van deze TF’s.
Symmetrische deling
Door invloeden van buitenaf ontwikkelen de dochtercellen anders van elkaar.
Een vroeg zoogdierembryo is regulatief dus kan zich goed …
aanpassen (als 1 cel doodgaat dan is het gevolg niet groot, de andere cellen zijn nog pluripotent en kunnen tot een gezond embryo worden gevormd)
Verschil in de omgeving van de cellen werkt als mechanisme van differentiatie: hoe werkt dit?
Celcommunicatie: dichterbij gelegen cellen hebben meer onderlinge uitwisselingen van transcriptiefactoren
Specificatie van de cellen in de inner cell mass in de vroege embryo hangt af van zijn …
relatieve plaats in het vroege embryo
Patroonvorming
Genereren van complexe organisaties van cel ‘fates’in ruimte en tijd
Morfogenese
Logische proces dat de ontwikkeling van de vorm van een organisme veroorzaakt
Basismechanisme van signaalinterpretatie
Receptorbinding > second messenger > cascade > genregulering dmv activatie van TF’s > eiwitsynthese gereguleerd dmv genexpressie
Slechts een paar signaaleiwitten worden herhaaldelijk gebruikt als inductoren /morfogenen: hoe?
Dezelfde liganden opnieuw gebruiken
Laterale inhibitie
Een mechanisme om verschillen te creëren. Bv activering Notch in Cel A door cel B met actieve Delta. De Delta op celmembraan aan Notch en inhibeert daarmee cel A. Door expressie van Delta specialiseert cel B.
Inductie (inductieve interactie)
Mechanisme om verschillen te creëren: inductiesignaal dat verspreidt over de cellen waardoor ze een ontwikkelingsfase ingaan > sequentiële inductie strategie: cellen worden beide richtingen op geïnduceerd en dit kan leiden tot meerdere ontwikkelingen sequentieel in dezelfde richting door positieve feedback van naastgelegen cellen (patronen van inductie leidt tot andere cellen)
Morfogen
Signaalmolecuul dat direct inwerkt op cellen: afhankelijk van de concentraties van het morfogen zullen verschillende cellulaire processen intreden (specifieke cellulaire responsen)
Positionele informatie
Afh. van concentratie van morfogen een andere differentiatie
Welke transcriptiefactor is belangrijk bij specificering van neurale en epidermale deel van het ectoderm?
BMP
Specificering neurale en epidermale ectoderm
Overal wordt in het ectoderm BMP geactiveerd wat epidermis induceerd maar de chorda dorsalis zorgt voor repressie van BMP waardoor daar de neurale groeve en later de neurale buis vormt. (de competente cellen willen tot neuraal weefsel differentiëren)
Dorsoventrale patroonvorming van neurale buis: de rol van Shh (morfogen)
Gradatie van Shh patroon zorgt voor dorsoventrale ontwikkeling. Ventrale ontwikkeling bij hoge concentratie Shh: Floorplate
Neurale buis delen van ventraal naar dorsaal
Floorplate - V3 - Motorneurons - V2 - V1 - D3- D2- D1 - Roofplate
Shh als morfogen bindt aan receptor en indirecte:
Regulatie van genexpressie
