Mecanismos de Patronamiento PDF

Mecanismos de patronamiento Carolina Pardo Departamento de Biología Facultad de Ciencias Naturales Universidad del Rosario Implica diferenciación celular ¿Cómo cada célula adquiere un destino particular (ser un tipo de célula)? Generación de células especializadas – diferenciación celular – la...

Mecanismos de patronamiento Carolina Pardo Departamento de Biología Facultad de Ciencias Naturales Universidad del Rosario Implica diferenciación celular ¿Cómo cada célula adquiere un destino particular (ser un tipo de célula)? Generación de células especializadas – diferenciación celular – la célula deja de dividirse y desarrolla elementos estructurales especializados y funciones distintas. La diferenciación es el resultado de una serie de pasos donde una célula embrionaria no diferenciada se convierte en un tipo de célula particular. Diferenciación depende de pasos previos de compromiso puede que no se vea diferente de sus vecinas, pero su destino ya está restringido. En la embriogénesis una célula no diferenciada se diferencia a través de una serie de estados que acumulativamente la comprometen a un destino específico 1 Especificación 2 Determinación 3 Diferenciación 1 Especificación Compromiso 2 Determinación 3 Diferenciación Compromiso Dos estados Especificación Determinación Compromiso Dos estados Especificación Célula capaz de diferenciarse autónomamente en ambiente ‘neutral’ con respecto a su ruta de desarrollo. Determinación Compromiso Dos estados Especificación Célula capaz de diferenciarse autónomamente en ambiente ‘neutral’ con respecto a su ruta de desarrollo. Compromiso aún es alterable si se transfiere a una población de células diferentes ya especificadas (la interacción la alterará). Determinación Compromiso Especificación Dos estados Célula capaz de diferenciarse autónomamente en ambiente ‘neutral’. Compromiso aún es alterable si se transfiere a una población de células diferentes ya especificadas (la interacción la alterará). Determinación Célula capaz de diferenciarse autónomamente incluso cuando la ponen junto a células diferentes ya especificadas (irreversible). Estudio de compromiso y diferenciación requiere construir mapas de destino Antes: observación al microscopio. Edwin Conklin, 1905 Trabajo en tunicados (urocordados) Mapas se confirman con experimentos de remoción celular Se re-confirman con re-inyección en otros blastómeros Estudio de compromiso y diferenciación requiere construir mapas de destino Ahora – tinción con fluorescencia. 1 Especificación – tres estrategias 2 Determinación 3 Diferenciación 1.1 Especificación autónoma En los blastómeros del embrión, diferentes regiones del huevo tienen diferentes determinantes morfogénicos (generalmente TF). El citoplasma del huevo no es homogéneo. • TF regulan la expresión genética de forma que llevan a que la célula siga un destino específico. • La célula sabe desde bien temprano en qué se debe convertir sin interactuar con otras células – sólo por posición. 1.1 Especificación autónoma Blastómeros que serán trocoblastos (células ciliadas larvales) tienen especificación autónoma Patella sp. Mismo tipo de cilios que desarrollarían en el embrión y con la misma precisión temporal 1.1 Especificación autónoma Tunicados (urocordados) – excelente ejemplo/modelo de especificación autónoma = es fácil seguir el destino de cada célula (color natural). Yellow crescent – observable desde huevo hasta larva Serán células musculares macho Styela partita TF macho es exclusivo de células musculares macho Styela partita Mutantes para macho fallan en producción de músculo, mientras que la inyección de macho en blastómeros que originalmente no lo tienen, hacen que estos se diferencian en músculo. macho es ese TF que, de acuerdo a su ubicación específica en citoplasma, señaliza a un blastómero particular para que se diferencie en músculo = esto es ejemplo de cómo funciona la especificación autónoma 1.2 Especificación condicional La célula se especifica dependiendo de las interacciones que tiene con sus células vecinas o ambiente vecino. 1. Célula – Célula (factores juxtacrinos) 2. Secreción de señales (factores paracrinos) 3. Propiedades físicas del ambiente (estrés mecánico) 1.2 Especificación condicional Si blastómeros dorsales son “implantados” en la región ventral de otro embrión, estas células trasplantadas, a pesar de venir de dorsales, se convertirán en ventrales. Su especificación está condicionada a la identidad de sus vecinas. 1.2 Especificación condicional 1888-August Weismann Teoría del plasma germinal Cada célula embrionaria se desarrolla autónomamente – no depende de interacciones R L Wilhelm Roux 1.2 Especificación condicional Hans Driesch ¿Qué pasa si no se “matan” sino que se “aíslan” las células del lado izquierdo? Experimentos en erizos de mar. ¿Cómo se explica esto? 1.2 Especificación condicional Hans Driesch Al separarlas se alteró su contexto = sus interacciones Así, en la especificación condicional, son las interacciones celulares y no los ‘factores citoplásmicos’ quienes especifican el destino celular. 1.3 Especificación sincitial Usa elementos de las dos anteriores y sucede en células dentro de sincitios, que son citoplasmas que contienen muchos núcleos. Segmentación inicial è el núcleo se divide en 13 ciclos sin que haya segmentación de citoplasma. Blastodermo sincitial Se establece simultáneamente la identidad de las células a lo largo del eje AP del blastodermo sincitial sin que haya membranas que separen 1.3 Especificación sincitial El citoplasma tiene gradientes de información posicional que dictan el destino celular a lo largo del eje A-P. El blastodermo sincitial está expuesto a factores de determinación citoplasmáticos (diferentes para polo anterior y posterior). Los gradientes de los factores de determinación citoplasmático se establecen en el huevo antes de la fertilización. Después de la fertilización, cada núcleo nuevo se ubica en coordenadas específicas AP, experimentando concentraciones únicas de factores de determinación. 1.3 Especificación sincitial ¿Cómo se mantienen esos núcleos en una posición específica del blastodermo si no tienen membrana? 1.3 Especificación sincitial ¿Cómo se mantienen esos núcleos en una posición específica del blastodermo si no tienen membrana? 1.3 Especificación sincitial ¿Cómo se mantienen esos núcleos en una posición específica del blastodermo si no tienen membrana? En ausencia de membranas, el citoesqueleto es clave (centrosoma, microtúbulos, filamentos de actina, etc). Es fundamental que se mantenga la información posicional entre los núcleos en el embrión para que se de una adecuada especificación sincitial. El núcleo interpreta su posición basado en la concentración de determinantes para convertirse en anterior, medio o posterior. 1.3 Especificación sincitial Los factores de determinación citoplasmáticos = factores de transcripción – proteínas que se unen al ADN y regulan expresión genética. Bicoid (bcd) = tanto proteína como mRNA en la parte anterior Caudal (cad) = tanto proteína como mRNA en la parte posterior Bicoid (bcd) y caudal (cad) son morfógenos = capaces de regular diferentes genes de acuerdo a umbrales de concentración Resumen Especificación autónoma Es la predominante en la mayoría de invertebrados Especificación dada por posición de diferentes moléculas en el citolplasma del huevo Destino del blastómero por lo general no cambia así se le cambie el contexto Especificación condicional Es la predominante en la mayoría de vertebrados y se observa en algunos invertebrados. Especificación dada por interacción con otras células. Blastómero puede adquirir nuevas funciones si se le cambia de contexto. Resumen Especificación sincitial Es la predominante en la mayoría de insectos Especificación dada por concentraciones diferenciales de moléculas presentes en el citolplasma del huevo - aunque no haya membrana. Después de que se acaba el estado sincitial – después de que se forma membrana entre células – ya se observa especificación autónoma y condicional.