Individualentwicklung

Transkript

1 Individualentwicklung

2 Gestalten der Embryonen verschiedener Wirbeltiere Die Ontogenie ist die kurze und schnelle Rekapitulation der Phylogenie Keimesgeschichte ist ein Auszug der Stammesgeschichte

3 Abb. 11 Die syncytialen und zellulären Blastodermstadien des Fliegenembryos

4 Vom Blastoderm zur Larve Anlagenplan / Schicksalskarte (Fate map): Eine zytologische Karte, die bestimmt, welche blastoderm- Zelle an welchen Körperteil der Larvae entspricht. Wenn die Zelle beschädigt wird, der dementsprechende Körperteil fehlt. Abb. 12

5 Imaginalscheiben und ihre Adultstrukturen bb. 13

6 Abb. 14 Die Segmentierungsgene

7 Molekulare Analyse des ftz-gens Abb. 15

8 Morphogengradienten bei Drosophila Abb. 16

9 Der Bcd-Gradient a: Kurz nach der Eiablage b: Synzytiales Blastoderm Abb. 17

10 Die dorso-ventrale Achse bei Drosophila Abb. 18

11 Morphogengradienten und Gap- Genexpression Abb. 19

12 Die Regulation der Krüppel- Domäne (Gap-Gen) In-situ-Färbung von Krüppel Abb. 20

13 Entstehung des even-skipped- Streifens 2 (Paarregelgen) Abb. 21

14 Exprimierung von Segmentpolaritätgene Abb. 22

15 Abb. 23 Homeotische Mutationen

16 Der Genkomplex der homeotischen Gene Abb. 24

17 Das Antennapedia-Gen und die Homeobox Abb. 25

18 Antennapedia Homeodomäne und die tierischen Orthologen Abb. 26

19 Die dreidimensionale Struktur der Antennapedia-Homeobox (Helix- Turn-Helix-Motiv) ind ihre Bindung an die DNA Abb. 27

20 HOM-C- und Hox-Cluster bei der Fliege und Maus Abb. 28

21 Steuerung der Entwicklung der Extremitäten durch Hox-Gene bei Maus Abb. 29

22 Der Phenotyp der Hoxc-8 -/- Maus Abb. 30

23 Die ähnliche, sequenzielle Expression homeotischer Gene in Drosophila und Maus Abb. 31

24 Evolutionell konservierte Entwicklungsgene Tab. 1

25 Entwicklung der Extremitäten Upper limb development Die Extremitätenknospen entstehen am lateralen Körper auf Höhe der Sklerotome Die Knospen wachsen in Richtung der proximodistalen, dorsoventralen und craniocaudalen (antero-posterior) Achsen und benötigen Positions-Signalmoleküle Fibroblastenwachstumsfaktoren (FGF) Familie produziert durch AER (apical ectodermal ridge) Zellen erfüllen die Funktion der Apikalleiste. (Proximo-distale Richtung) Sonic hedgehog (Shh, Segmentpolaritätsgen) bestimmt die Musterung entlang der A-P Achse D-V Achse: Vertebratenhomolog des Drosophila engrailed (Homeodomäne) Wnt7a (wingless-integrated) und Lmx1 mediiert 1. Apical ectodermal ridge 2. Ectoderm 3. Mesenchymal core 4. Mesenchymal primordia of bones 5. Digital ray 6. Loose mesenchchyme 7. Cartilaginous bone models 8. Radius 9. Humerus 10. Ulna 11. Carpus

26 Die molekularen Gründe der Extremitätenknospenentwicklung

27 Differenzierung in der anterioren-posterioren Richtung Differenzierung in der anterioren-posterioren Richtung steuert die s.g. polarisierende Zellgruppe (ZPA, zone of polarizing activity), die Shh exprimieren. Die ZPA ist eine kleine Zellgruppe mit mesodermalem Ursprung in den hinteren Ecke der Gliedmassenknospen. Das Schicksal der Zellen hängt von ihrer Position in der Gliedmassenknospe, von der Positionsinformation der Stelle, wo die Zellen sind. Es werden Zellen, die durch Apoptose absterben, andere entwickeln die Finger. Den Typ der Finger bestimmt der Abstand von ZPA: Je mehr Zeit verbringen die Zellen unter dem Einfluss der ZPA, desto längerer Finger gebildet wird. Wenn in den vorderen Fuß der Gliedmassen ZPA eingepflanzt wird, sind die Finger Spiegelsymmetrisch ausgebildet. Das in der ZPA-Zellen gebildete Shh-Protein induziert die Synthese der Bmp2 und Bmp7 (Bone morphogenic protein) Proteinmoleküle, deren Diffusions das Schicksal und die Position der Zellen in der Gliedmassenknospen bestimmt.

28 HOLT-ORAM SYNDROME; HOS T-BOX 5, TBX5 Ob ein Extremitätenknospen sich in vorderen oder hinteren Gliedmaßen entwickelt, definiert es die Tbx5 (vordere) oder Tbx4 der (hintere) Genexpression. Die TBX-Gene kodieren für Transkriptionsfaktoren. Funktionsverlust-Mutationen des TBX5-Gens beim Menschen verursacht Holt- Oram-Syndrom; Vordergliedmaßen entwickeln sich nur teilweise.

29 Fehlerhafte Rekapitulation der Phylogenie: Atavismus Rudimentäre Organe beim Menschen (Funktionslose Reste, Rückschlag) Das Steißbein Funktionslose Muskeln der Ohrmuscheln Die Behaarung des Körpers (Wolfsmenschen) Brustwarzenvermehrung Abb. 32

30 Wichtige Fachausdrücke Individualentwicklung, Ontogenese syncytiales Blastoderm zelluläres Blastoderm Anlagenplan / Schicksalskarte (Fate map) Segment, Parasegment Segmentierungsgene Zeitlich-räumliche Exprimierung der Segmentationsgene Maternale Gene Anterior-posteriores Koordinatensystem der Oozyten Morphogene Bicoid, Nanos, Hunchback, Caudal Morphogene Engrailed Dorsal, Dorsalisierung Paarregelgene Segmentpolaritätsgene Homeotische Selektorgene Segmentdifferenzierung Apikalleiste (apical ectodermal ridge) Sonic hedgehog Fibroblastenwachstumsfaktoren (FGF) polarisierende Zellgruppe (ZPA, zone of polarizing activity) ZPA Einpflanzung, Spiegelsymmetrische Finger HOLT-ORAM SYNDROME Atavismus

31 Danke die Aufmerksamkeit!