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GENES DE EFECTO MATERNO
¿CUÁNTO DE LA MADRE?
Embrión
Muere
Bicoid: letal en homocigosis
-/-
+/x
Mosaico
♀
+/+
♂
-/-
+/Muere
Todo el producto del gen necesario
para el desarrollo viene de la madre:
EFECTO MATERNO CLÁSICO
¿CUÁNTO DE LA MADRE?
Embrión
Muere
Engrailed: letal en homocigosis
-/+/-
♂
-/-
+/x
x
Mosaico
♀
+/-
+/-
♀
♂
+/-
Sólo importa el genotipo
del cigoto:
EFECTO CIGÓTICO CLÁSICO
Mismos
defectos
-/-
-/-
Muere
Muere
¿CUÁNTO DE LA MADRE?
Extra sex combs (esc)
+/-
♀
-/-
+/-
Muere
♂
x
-/-
+/-
♀
♂
♀
-/-
-/-/-
Vive
-/-
♂
+/-
+/-
♀
♂
T2 y T3 como T1
NO todo el producto del gen necesario
para el desarrollo viene de la madre
¿CUÁNTO DE LA MADRE?
Embrión
Muere
Notch: letal en homocigosis
-/-
♀
+/-
Se comporta como letal cigótico
-/-
Mosaico
La madre aporta pero no es suficiente
El producto materno es importante
-
+
Mosca
Notch
-
-
Muere
-
-
Muere
(mas daños)
-
3+
Muere
¿UN GEN POR FENOTIPO?
• “Ellipse”. Afecta al desarrollo del ojo, dominante (ganancia de
función). Letal en homocigosis.
• “Faint little ball”. Descubierto en búsqueda de letales cigóticos.
• “Torpedo”. Descubierto en búsqueda de estériles femeninos:
en homocigosis alteraciones folículos de la hembra. También
afecta al desarrollo del embrión: efecto letal materno.
Las tres mutaciones lo son por alteraciones del mismo gen:
actúa en distintos momentos del desarrollo.
LA IMPORTANCIA DE LAS
SERIES ALÉLICAS
wt
Distintos alelos
mutantes del mismo gen
SISTEMAS MODELOS ANIMALES
Cnidarios
Poríferos
ESTRUCTURA FLORAL TÍPICA
ESTRUCTURA FLORAL TÍPICA
Arabidopsis thaliana
Antirrhinum majus
ESQUEMA DE UNA FLOR TÍPICA
¿Cómo surge ese patrón desde un
meristemo sin él?
estambre
pétalo
sépalo
carpelo
1 2 3
4
LA IMPORTANCIA DE
LOS MUTANTES
Hay mutantes en los que está alterado el
patrón floral, NO la morfología de sus
partes
Mutante “A”
Estructura floral: carpelos, estambres, estambres, carpelos
Mutante “B”
Estructura floral: sépalos, sépalos, carpelos, carpelos
Mutante “C”
pétalos en
vez de
estambres
Estructura floral: sépalos, pétalos, pétalos, nueva flor
Mutante “C”
Una nueva
flor en vez
de carpelos
Estructura floral: sépalos, pétalos, pétalos, nueva flor
EL MODELO “A, B, C”
sépalos
a
pétalos
estambres
ab
bc
c
carpelos
Tres tipos de genes “master” que definen
los territorios del patrón floral
¿CÓMO SURGEN LOS
MUTANTES TIPO “B”?
sépalos
sépalos
a
pétalos
estambres
ab
bc
a
sépalos
carpelos
c
carpelos
a
c
c
carpelos
¿CÓMO SURGEN LOS
MUTANTES TIPO “A”?
sépalos
carpelos
a
pétalos
estambres
ab
bc
c
estambres
estambres
c
carpelos
bc
bc
c
carpelos
¿CÓMO SURGEN LOS
MUTANTES TIPO “C”?
sépalos
sépalos
a
pétalos
estambres
ab
bc
a
pétalos
pétalos
c
carpelos
ab
ab
a
sépalos
4
3 2 1
carpelo
estambre
C
C
sépalo
A
pétalo
pétalo
1 2 3
estambre
sépalo
B
B
A
A
A
C
C
carpelo
sépalo
sépalo
C
carpelo
C
sépalo
sépalo
carpelo
B
estambre
pétalo
sépalo
A
carpelo
sépalo
pétalo
estambre
Normal
Mutante B
B
A
C
B
C
C
A
C
C
estambre
estambre
carpelo
B
carpelo
B
carpelo
estambre
estambre
estambre
pétalo
sépalo
A
carpelo
sépalo
pétalo
estambre
Normal
Mutante A
B
C
A
A
*
sépalo
B
pétalo
pétalo
A
pétalo
C
pétalo
C
sépalo
B
estambre
pétalo
sépalo
carpelo
A
pétalo
estambre
sépalo
Normal
Mutante C
B
A
B
A
Dobles y triples mutantes
Doble mutante “b”, “c”
Estructura floral:
sépalos, sépalos, sépalos, sépalos
Triple mutante “a”, “b”, “c”
Todo son hojas
Patrones de expresión
Gen “master” clase “C”
Expresión en verticilos 3 y 4
Gen “master” clase “B”
Expresión en verticilos 2 y 3
Estos genes delimitan territorios para dar PREPATRONES que
“leerán” otros genes para dar las distintas estructuras florales.
NO determinan cómo hacer las estructuras florales sino
DÓNDE ubicarlas
Los genes “master” delimitan
regiones en el meristemo floral
1 2 3
A A
4
1 2 3 4
B B
1 2 3 4
C C
APARICIÓN PROGESIVA DE
PATRONES
Zonas a lo largo del eje A/P
14 parasegmentos
Borde anterior y posterior de
cada parasegmento
Identidad de cada región
COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS
CAMBIOS EN LA COMPETENCIA
TIPOS CELULARES EN LOS
OMATIDIOS DE DROSOPHILA
ca. 800 omatidios
Mutantes en los que NO se
desarrolla R7: sev, boss, sina
20 células (8 fotoreceptores,
el resto células lentes)
R8 primera en diferenciarse
ANÁLISIS DE MOSAICOS
Células mutantes
son albinas
sev+ se necesita
en R7
Mutante AUTÓNOMO
boss+ se necesita
en R8
Mutante NO AUTÓNOMO
TF Sevenless-in-absentia (Sina)
PATRONES DE EXPRESIÓN DE
sev Y boss
Invaginación mediada
por Sev
Sev
Boss
Sev
Sev
Proteína Sev
Rubin, G.M. (1991) Trends Genet. 7: 372-377
Proteína Boss
DESARROLLO DE LA VULVA EN
CAENORHABDITIS ELEGANS
Gónada
“Anchor cell”
Hipodermis
Hipodermis
Vulva madura: 22 células.
8 en v. primaria (de P6.p)
14 en v. secundaria (de P5.p y P7.p)
ESPECIFICACIÓN DE LA
“ANCHOR CELL”
Células Z1.ppp y Z4.aaa
inicialmente equivalentes
LIN-12 (Notch) Receptor
Fluctuaciones aleatorias
lag-2
lin-12
lag-1
(CSL TF)
lag-2
LAG-2 (Delta) Señal
lin-12
“Anchor cell”
RUPTURA DE
LA SIMETRÍA
Fluctuaciones amplificadas
Célula VUC (“ventral uterine”)
PRUEBAS GENÉTICAS
wt
AC
lin-12 (pf)
VUC
AC
AC
lin-12 (gf)
VUC
VUC
OTROS CASOS DE RUPTURA DE
SIMETRIA POR DELTA-NOTCH
TF tipo
bHLH
Tipos celulares en el intestino delgado
Unas pocas células especializadas
por inhibición lateral
OTROS CASOS DE RUPTURA DE
SIMETRÍA POR DELTA-NOTCH
TF tipo
bHLH
TFs tipo bHLH
Neurogénesis en Drosophila
SIN Delta o Notch: más neuroblastos
Neurogénesis en vertebrados
MÁS Delta o Notch SIEMPRE activo: menos neuronas
Delta INACTIVO: más neuronas
INDUCCIÓN DESTINO VULVAL
LIN-31 fosf
es TF activo
Destino vulval
Receptor Tyr-kinasa
EGF-like
Inhibición destino v. 1º
P3.p
P4.p
P5.p
P6.p
P7.p
P8.p
PRUEBAS GENÉTICAS
(MOSAICOS)
LIN-3
wt
LET-23
P5.p y P7.p let-23-:
la señal via lin-3 no
es necesaria para V. 2º
Sólo AC es lin-3-
P6.p let-23-: el destino
de P5.p y P7.p inducido
por P6.p una vez V. 1º
Todas las VCPs let-23-
Modelo predicho
PRUEBAS GENÉTICAS (PAPEL
DEL RECEPTOR LIN-12)
LIN-3
LIN-12
Hay 2 AC: más señal LIN-3 (P4.p y P8.p V. 1º)
pero no se produce V. 2º
No hay AC (no se produce V. 1º), pero
todas son V. 2º
DESARROLLO DENTAL
FGF8
BMP4
Msx1,2
Molares
Incisivos
DESARROLLO DENTAL
FGF8
BMP4
Pax9
Pax9
Condensación
Espacio
Diente
DESARROLLO DENTAL
Shh
“Enamel knot”
FGF4
BMP4
DIENTE DE GALLINA INDUCIDO
POR MESÉNQUIMA DE RATÓN
Fig. 1. Phenotypic and molecular comparison between putative chick dental lamina and mouse
dental lamina
TFs importantes para
el desarrollo de dientes
Epitelio
Mesénquima
¿Por qué no se expresan
en esa zona en gallina?
Chen, YiPing et al. (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 10044-10049
Copyright ©2000 by the National Academy of Sciences
Fig. 2. Expression of Bmp4 is absent from distal chick mandibular epithelium
BMP4 induce Msx1/2
No hay BMP4 en
esa zona
Reprime
BMP4 puede inducir Msx1/2
en mesénquma de gallina.
No lo hace porque no está
Mandibula gallina CON
expresión previa Pax9
FGF8 y BMP4 pueden
actuar en gallina sobre
Pax9 como en ratón
Induce
Mandibula gallina SIN
expresión previa Pax9
Chen, YiPing et al. (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 10044-10049
Copyright ©2000 by the National Academy of Sciences
Fig. 3. Induction of chick oral epithelial appendages by BMP and/or FGF
Podrían formarse dientes
(señales conservadas)
pero hay algunos cortes
en las rutas de señalización
+BMP4, FGF4
-BMP4, FGF4
(no Shh)
Chen, YiPing et al. (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 10044-10049
Copyright ©2000 by the National Academy of Sciences
DIENTES EN EL MUTANTE DE
GALLINA talpid2 (ta2)
La mutación ta2 es recesiva y suele ser letal en el embrión. No se conoce
el gen afectado pero parece afectar a la ruta de señalización de shh
INTERACCIONES CÉLULA-CÉLULA
FLUJOS DE Ca2+ EN EL
DESARROLLO
LOS RETINOIDES COMO
MENSAJEROS
EFECTO DE RETINOIDES EN
REGENERACIÓN EN ANFIBIOS
SEÑALIZACIÓN POR TGFY FGF
Dimerización
Proteína G (activa unida a GTP)
Smad4
La ruta es a través de Ser-Thr RKs
BMP
Smad1, 5, 8
Nodal, TGFβ, Activinas
Smad2, 3
La ruta es a través de Tyr RKs
SEÑALIZACIÓN POR
HEDGEHOG
Proteolisis de CI: fragmento
REPRESOR
No hay proteolisis de CI:
ACTIVADOR
SEÑALIZACIÓN POR Wnt
Rutas alternativas
Ruta canónica de señalización
SEÑALIZACIÓN POR DSL
vg. Delta
ADHERENCIA INTERCELULAR
Señalización
intracelular
Citoesqueleto
Señalización
Heterodímero
α, β
Segregación de dos líneas celulares con distinta expresión de P-cadherina