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Biología del
Desarrollo
Interacción Celular I
Biol 3019 - JA Cardé, PhD
Universidad de Puerto Rico - Aguadilla
Enero - Mayo 2014
Objetivos
• Al terminar la conferencia los estudiantes
estarán capacitados para:
•
Describir 3 procesos de comunicación celular y
establecer su importancia en el desarrollo, a
saber:
•
•
•
Adhesión celular
Migración celular
Señalización celular
Introducción
•
•
•
•
•
En el desarrollo los distintos tipos de celulas no existen al azar sino que
forman estructuras organizadas
Las mismas que forman nuestros dedos forman nuestras piernas
Las celulas que se generan en segmentacion deben ser organizadas en
formas y establecer distintas conecciones
Morfogenesis: proceso por el cual se forma las estructuras organizadas.
Como es que la materia sola se organiza a si misma en tejidos
embrionarios?
Introducción
•
•
Como es que la materia sola se organiza a si misma en tejidos
embrionarios?
Esta pregunta se puede subdividir para su analisis?
•
•
Como se forman tejidos separados de poblaciones de celulas?
•
•
•
•
•
Remak 1850
Just y Holtfreter (1940)
Como se construyen organos a partir de tejidos?
Como se forman los organos en lugares particulares y como las celulas
migran hasta esos puntos?
Como los organos y sus celulas crecen y este crecimiento es coordinado?
Como los organos adequieren polaridad?
Adhesión celular
-
Diferenciación se enfoca a nivel nuclear
Morfogenesis se enfoca a nivel
membranal (superficial)
Interacción celular
Larga distancia: control hormonal
Corta distancia: contacto célula a célula.
Celulas reagregadas se segregan
espacialmente?
• Epidermo
presumtivo
pigmentadas
• Mesodermo (Placa
neural) no
pigmentada
• Desagregarlas por
pH
• Mezclarlas
• Restaurar el pH
• Estudiar el
comporta-miento
• Se segregan y
organizan
La posición final de las células
segregadas refleja su lugar en el
embrión
El mismo experimento
-Mesodermo migra hacia el centro
con respecto a ectodermo y
mesodermo (A y B)
-Las tres juntas: endodermo se
separa de las otras y es envuelto
por estas
Afinidad selectiva – regiones de
una son afines a regiones de otra
capa
Esta cambia durante el desarrollo
Hipotesis de adhesiónSurface
diferencial
• Termodinámica de
interacción celular
• Células con la mayor atracción
superficial migran central
•
•
•
•
Todas las células pueden tener las
misma proteinas de superficie
La expresión diferencial de estas, crea
mas o menos adhesión y PLT mas o
menos atracción
Cadherinas – moléculas de adhesión
dependientes de Ca+2
Cruciales en segregacion y organizacion
Tension
Dyne/cm
Limb bud –
Green (20.1)
Pigmented
Epithelium – Red
12.6
Epit
Heart –
yellow 8.5
LiverBlue 4.6
Neural Retina –
orange 1.6
Liver
• Cadherinas y Cateninas
•
•
•
•
•
•
•
Cad externas y Cat internas
Forman complejo que mantienen juntos
los epitelios
Se unen al citoesqueleto, relacionados
a unidad mecanica
Sin caderina celulas disgregan
Con caderina permanecen asociadas
Importancia de cantiad de caderinas
para morfogenesis correcta
N, R, B – bloquearlas con anticuerpos y
ver que pasa
BACK
Adhesión celular
BACK
Migración Celular
•
•
•
Característica común de epitelio y
mesénquimas
Combinación de mobilidad y guía
1. Polarización por quimiotaxis
2. Protrusión – polimerización de attina
filopodia, lamelopodia,
3. Adhesión a sustrato extracelular vía
integrinas unidas a actina
4. Liberacion de adhesiones
posteriores
Ocurre por instrucciones internas
(núcleo) o por instrucciones externas
(quimiotaxis extracelular)
BACK
Señalización Celular
•
•
•
•
•
•
Como funciona el ojo de vertebrados?
LuzCórnealentediámetromúsculos
enfoque  retina neural
Como se consigue el arreglo con tal
presición?
Señalización está presente en adhesión,
segmentación, migración y diferenciación
Estas señales pueden ser recíprocas
Clave para la construcción de órganos
Señalización Celular
•
•
•
PLT un grupo de células modifica en otras su
forma, frecuencia mitótica, destino celular
Inducción: interacción a corta distancia entre
diferentes tejidos (historia y propiedades)
Inductor: productor de señal
•
•
•
Factor paracrino: factor secretado que
afecta tejidos adyacentes
Ej: Branchless en Drosophila (traqueas)
Inducido: tejido afectado
•
•
Receptor (Breathless)
Competencia: habilidad de la celula del
tejido para responder al inductor
Señalización Celular
•
•
•
•
OJO: Inductorinducidocompetencia: habilidad de la célula para responder
Vesículas ópticas salen, influyen sobre ectodermo para formar lentes
Lentes sobre vesículas para forma retina
Cambio vesícula óptica de lugar y?
•
•
Ectodermo de cabeza si se induce ojo
Ectodermo del tronco no se induce ojo
Figura 3.14
Asignada
Señalización Celular - Recíproca
•
•
•
•
Inducción es Recíproca
Inductor es inducido por el inducido
Lente induce otros tejidos
Vesícula óptica se convierte en la copa óptica
•
•
Su pared retina pigmentada y retina neural
Vesícula induce ectodermo en lente antes de ser retina
Señalización Celular - Recíproca
•
•
•
•
Inducción puede ser instructiva o permisiva
Instructiva: una señal del inductor es necesaria para inducir
expresión genética de novo
Sin esa señal la célula inducida no se diferencia
Permisiva: el tejido inducido ya fue previamente determinado, solo
necesita un ambiente para expresar el rasgo o diferenciarse (matriz
extracelular)
Señalización Celular
Ej de inducción
Organo
Componente Mesenquima
Componente Epitelial
Hair, feathers,
sweat/mammary
glands
Limb
Dermis (mesod)
Epidermis (ectoderm)
Mesenchyime (mesod)
Epidermis (ectoderm)
Liver, pancreas,
salivary glands
Lungm Timo, Tirodes
Mesenchyime (mesod)
Epithelium (endodermo)
Mesenchyme (mesod)
Epithelium (endodermo)
Kidney
Mesenchyme epithelium
(mesod)
Mesenchyme (neural crest)
Ureteric bud (mesod)
Tooth
Jaw epithelium (Ectod)
dos los órganos consisten de epitelios asociados con mesénquim
1ra: Inducción regional-específica
-Células de diferentes
regiones de la dermis
(mesénquima)
-recombinadas con
epitelios (epidermis)
Mesénquima del ala:
plumas de vuelo
Mesénquima del muslo
plumas de muslo
Mesénequima del pie:
escamas y garras
PLT
La estructura cutánea
resultante depende del
origen del mesodermo
2da : Inducción genético-específica
- Transplantes recíprocos de ectodermo
oral de salamandra y sapos en gástrula
- Resulta en:
- Salamandras con rasgos de
renacuajo
- Renacuajos con rasgos de
salamandras
- Mesénquima puede dar
instrucciones a epitelio,
- Epitelio puede responder dentro de
su limitación genómica
Como se comunican Inductor e
Inducido?
- Algunas inducciones
son bloqueadas por
filtros entre epitelio y
mesénquima; otras no
- Inducciones
- Juxtacrinas –
membranas
juxtapuestas
- Paracrinas – factores
difundibles entre 40200um
- Autocrinas -