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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? LuzCórnealentediámetromúsculos 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: Inductorinducidocompetencia: 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 -