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INICIO DEL DESARROLLO DE
LOS MIEMBROS
Mesénquima procedente de células
de la placa lateral del mesodermo
dará el esqueleto.
Células del miotomo paraxial de los
somites darán la musculatura
EJES EN UN MIEMBRO
pulgar (1)
nudillos
palma
meñique (5)
ZONAS EN UN MIEMBRO EN
DESARROLLO
DIFERENCIACIÓN OCURRE EN
EL SENTIDO P→D
FGF10 Y EL INICIO DE LOS
MIEMBROS
FGF8
Hox
Inducción en gallina de un nuevo
miembro por FGF10 de ratón, o de gallina,
o por FGF8
FGF10
Wnt
FGF8
(mesodermo intermedio)
¿?
Tbx5
FGF10
INICIO miembro anterior
¿e identidad?
(flancos)
Tbx4
INICIO miembro posterior
¿e identidad?
Factores adicionales
¿MIEMBROS ANTERIORES O
POSTERIORES?
Proteína
Tbx5 truncada
Tbx5 con
T-box mutado
TF del tipo T-box
Pérdida de función Tbx5 en humanos: síndrome de Holt-Oram (dominante)
+/-: problemas en brazos y CORAZÓN, no en piernas
Pero los brazos no se convierten en piernas
¿MIEMBROS ANTERIORES O
POSTERIORES?
(80% casos)
(o quimérica)
(54% casos)
Experimentos en ratón NO apoyan que Tbx5 y Tbx4 confieran identidad. Sí son importantes
tanto en gallina como en ratón para la inducción del miembro (acción sobre FGF10)
EVOLUCIÓN DE TBX5 Y TBX4
Promotor Tbx5 o Tbx4:lacZ
Expresión en zona que dará el corazón
Gen de Amphioxus puede arreglar mutantes de ratón
Duplicación y adquisición en el promotor de
elementos que confieren expresión en miembros
Minguillon C et al. PNAS 2009;106:21726-21730
EL EJE PROXIMO-DISTAL
Los FGFs
IMPORTANCIA DEL BORDE
APICAL
EL BORDE APICAL ACTÚA
MEDIANTE FGF-8
RNA de FGF-8 en el borde apical
de un miembro en desarrollo
BUCLE FGF-8/FGF-10 EN EL
MIEMBRO EN DESARROLLO
Fgf10
Fgf10
FGF-10
FGF-8
FGF-8 se expresa en el borde apical y FGF-10 en el mesénquima de la zona de progreso.
FGF-10 del mesénquima induce el borde apical. FGF-8 del borde apical mantiene el estado
de mesénquima indiferenciado de la zona de progreso: bucle de autoalimentación.
LOS GENES HOX EN EL
MIEMBRO EN DESARROLLO
A
d10-d11
Inversión
(por Shh)
A
P
P
Genes HOX de los grupos a y d del 9 al 13 se expresan en los miembros en desarrollo
(los 9 no se expresan en los miembros posteriores)
EFECTO DE LOS GENES HOX
SOBRE EL EJE P-D
EL EJE ANTERO-POSTERIOR
Sonic hedgehog (Shh)
LA ZONA DE ACTIVIDAD
POLARIZANTE (ZPA) Y SHH
RNAm de Shh
¿POR QUÉ SE EXPRESA SHH
SÓLO EN LA ZPA?
FGF-8
TF: Hoxb-8 y dHAND
Shh
LA ZPA ES UNA FUENTE DE
MORFÓGENOS
El dígito más anterior
(número menor) parece
independiente de Shh
Mismo efecto poniendo Shh
¿Actuación vía BMPs en mesodermo interdigital?
EXPRESIÓN DE Shh EN LA ZPA
Polidactilias en humanos y ratones asociadas
a cambios en MFCS1
Falta en serpientes y
anfibios sin patas
EXPRESIÓN DE Shh EN LA ZPA
Polidactilias en humanos y ratones asociadas
a cambios en MFCS1
Hay elementos negativos en MFCS1:
al quitarlos expresión ectópica DOMINANTE
en el extremo anterior
wt
EXPRESIÓN DE Shh EN LA ZPA
Falta zona distal de
los miembros
Sólo UN dedo y eje D-V normal
Ratones con gen Shh SIN MCFS1: no hay expresión y problemas sólo en los miembros
(KO para Shh acaban muriendo pero tienen similares defectos en los miembros)
Hay elementos positivos en MFCS1: al quitarlos no hay expresión
EL EJE DORSO-VENTRAL
Wnt-7a
EL EJE D-V VIENE DADO POR
EL ECTODERMO
Mutantes sin Wnt-7a:
se expande engrailed
y miembro doble ventral
Mutantes sin engrailed:
se expande Wnt-7a
y miembro doble dorsal
Lmx-1 es un TF del tipo “homeobox”
Expresión ectópica de Lmx-1 en mesodermo ventral:
miembro doble dorsal
Sin Lmx-1: no hay estructuras dorsales,
pero NO es miembro doble ventral: ¿genes mesodermo ventral?
DEFECTO EN Lmx-1: EL
SÍNDROME DE NAIL-PATELLA
Falta de uñas (lado dorsal)
Falta de rótula (lado dorsal)
INTERACCIONES ENTRE LOS
DIFERENTES EJES
Dorsal
Wnt-7a
Exceso de Wnt-7a causa
mayor AER
Mutantes sin Wnt-7a no
tienen dedo posterior porque
se reduce la expresión de Shh
Acabado del miembro
¿?
Se activa la señalización BMP:
desaparece el AER y se inhibe
la señal Wnt-7a
FGF-8
Shh
Sin Shh acaba desapareciendo AER:
faltan zonas distales
Importante que el crecimiento a lo largo
de los tres ejes esté coordinado
CONSERVACIÓN DE LAS SEÑALES
POSICIONALES
Ala gallina
Ala normal
Pata gallina
Pata normal
Ala gallina
Ala normal gallina
Pata ratón
Pata normal ratón
INTERPRETACIÓN DE LAS
SEÑALES POSICIONALES
Transplantado a sitio
donde saldrán dedos
Daría muslo en
la posición de partida
Da dedos: responde a las señales de posición del nuevo sitio
Da dedos de PATA: interpreta las señales de acuerdo a su historia
LA IMPORTANCIA DE LA
APOPTOSIS EN EL
TERMINADO DEL MIEMBRO
BMP´s
APOPTOSIS Y LA SEPARACIÓN
DE LOS DEDOS EN GALLINA
Rojo neutro
BMP´s
Inhibidores de
BMP´s
Apoptosis
Efecto tunel
EFECTO DE INHIBIR BMP´s
DIFERENCIAS PATO-GALLINA
Expresión inhibidor
de BMP´s
Zonas de apoptosis
Se inhiben BMPs: no hay apoptosis
y persiste la membrana interdigital
Expresión inhibidor
de BMP´s
Zonas de apoptosis
No se inhiben BMPs: hay apoptosis
y desaparece la membrana interdigital
LOS BMP´s Y LA OSIFICACIÓN
Efectos de inhibir BMP´s en
la formación de hueso:
DEFECTOS en la osificación
Efectos de mutante para noggina
(no se inhiben los BMPs): falta de articulaciones