Biologia de Desenvolvimento organismos modelos

Apresentação em tema: "Biologia de Desenvolvimento organismos modelos"— Transcrição da apresentação:

1 Biologia de Desenvolvimento organismos modelos
Drosophila melanogaster determinação dos eixos embrionários por fatores maternos clivagem sincicial gastrulação segmentação identidade de segmentos (genes Hox)

2 Drosophila melanogaster como modelo em Genetica e Biologia de Desenvolvimento
Prémio Nobel 1933

3 Christiane Nüsslein-Volhard, Eric Wieschaus e Edward Lewis
Prémio Nobel 1995 Christiane Nüsslein-Volhard, Eric Wieschaus e Edward Lewis genes homeóticos e determinantes maternos dos eixos embrionários

4 Fase inicial do desenvolvimento embrionário - clivagem superficial em insetos
divisão nuclear sem celularização (sincício) até fase 14 ciclos mitóticos extremamente rápidos (cada 10 min), sem fases G carater sincicial é importante para gradientes de fatores de transcrição

5 Celularização do blastoderme
migração dos núcleos para citoplasma periférica (9a clivagem) divisões tangenciais no blastoderme sincicial reposicionamento dos centríolos celularização por imigração da membrana do ovo (blastoderme celular)

6 clivagem, blastoderme sincicial
segmentação e retração da banda germinativa gastrulação organogênese extensão dorsal da banda germinativa involução da cabeça

7 invaginação na linha média e nos polos anteriores e posteriores
extensão e retração da banda germinativa e fechamento dorsal

8 genética de desenvolvimento de Drosophila

9 eixos de simetria do ovo estabelecidos durante ovogênese
fatores maternos no eixo anterior-posterior... e no eixo dorso-ventral

10 Drosophila - modelo de ovogênese em ovaríolo meroístico politrófico
ovócito surge de um complexo de células irmãs geradas no germário; no folículo o ovocito ocupa posição posterior, alinhada co m eixo do ovaríolo trofócitos providenciam componentes para ovócito durante crescimento pré-vitelínico via largos canais intercelulares (canais em anel) epitélio folicular secreta fatores para espaço perivitelínico e participa na formação do cório

11 o núcleo migra do polo posterior para uma posição anterior-dorsal do folículo (local da formação dos apéndices respiratórios em Drosophila) migração depende da orientação de microtúbulos e de proteínas motores

12 migração do núcleo é crítico para eixos do ovo
ovo normal ovo binucleado ovo com núcleo preso em posição posterior (estruturas dorsais em anel no polo posterior) ovo com núcleo não ancorado no polo dorsal anterior

13 a proteína perinuclear Gurken
ação de Gurken na pré-determinação dos eixos AP e DV - expressão de gurken pelo núcleo do ovócito localizado no polo posterior - ativação de PKA em células do epitélio folicular (CEF) no polo posterior leva a repolarização de microtúbulos - migração do núcleo em posição anterior-dorsal - expressão de gurken determina CEF em anterior-dorsal

14 corte transversal de folículo perto do polo anterior
Gurken é sequestrado pelas células do epitélio folicular dorsal anterior e interage com a proteína Torpedo (receptor EGFR) e...

15 a determinação do eixo embrionário dorsal-ventral (DV)
Gurken/EGFR inibe a expressão do gene pipe no lado dorsal do ovócito e permite a expressão de kekkon no lado dorsal D D V V

16 Dorsal entra núcleos ventrais e permite expressão de twist/snail
possibilita processamento de Spätzle e sinalização via Toll; interação degrada Cactus. expressão pipe no lado ventral do ovócito Dorsal entra núcleos ventrais e permite expressão de twist/snail a via Toll – uma via de sinalização antiga co-optada para determinação DV

17 Jules A Hoffmann, Prémio Nobel 2011

18 gradiente DV de localização nuclear de Dorsal
induz expressão de twist e snail no blastoderma ventral expressão de decapentaplegic e zerknüllt no lado dorsal dpp sna sog

19 gastrulação inicia no lado ventral do ovo
marcação Twist no mesoderme

20 a determinação do eixo anterior-posterior (AP}
associação com proteínas motoras de orientação oposta causa distribuição e ancoragem diferencial: RNA bicoid no polo anterior (3’-UTR de bicoid interage com Exuperantia/Swallow, e estas com dineina) e de RNA nanos no polo posterior (oskar RNA e proteína Staufen se ligam à quinesina I, Staufen permite tradução de oskar; RNA nanos liga-se à Oskar) fator crítico: proteína perinuclear Gurken

21 trofócitos conectam com ovócito através de canais em anel
a polaridade dos microtúbulos do ovócito também define a migração direcional e ancoragem de fatores maternos produzidos pelos trofócitos distribuição de bicoid RNA após secreção pelos trofócitos trofócitos conectam com ovócito através de canais em anel

22 gradiente de mRNA bicoid no polo anterior, traduzido após fertilização

23 fator materno Bicoid Hunchback Krüppel Knirps genes zigóticos gap
Como transformar gradientes em domínios de genes zigóticos? Bicoid fator materno Hunchback Krüppel Knirps genes zigóticos gap

24 Bicoid e Hunchback materno no polo anterior induzem hunchback;
Caudal e Nanos no posterior induzem knirps, e todos juntos definem expressão de krüppel no meio

25 Como produzir um padrão segmentar (metamérico)
a partir de de gradientes?

26 genes gap regulam expressão de genes pair rule
e iniciam processo de definição de segmentos cada faixa de expressão de genes pair rule é definida individualmente por mecanismos cis-regulatórios

27 mutações em genes gap causam deleção de grandes partes do embrião mutações em genes pair rule eliminam cada segmento par ou impar

28 genes pair rule definem parasegmentos

29 sistema combinatorial de genes pair rule regula expressão de genes que definam polaridade AP em cada um dos segmentos

30 genes de polaridade de segmentos
expressão inicia no blastoderme celular e persiste sistema de fatores parácrinos, receptores e fatores de transcrição cascata de sinalização wingless/Wnt

31 complexos Antennapedia e
genes homeóticos: fatores de transcrição altamente conservados, definem identidade dos segmentos homeobox colinearidade complexos Antennapedia e Bithorax

32 Homeose: transformação da identidade de segmentos
mutante no complexo Antennapedia mutante no complexo Bithorax

33 genes Hox contêm um homeo-domínio:
- 60 amíno ácidos, altamente conservados - motivo HLH

34 expressão de genes Hox e identidade de segmentos de Drosophila
AbdB lab dfd scr Antp Ubx abdA genes Hox – um sistema conservado na determinação do eixo AP e identidade de segmentos de metazoários

35 Elementos conservados na determinação dos eixos embrionários
anterior-posterior: segmentos dorsal-ventral Drosophila humano