-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarva elimiä muodostuu kaikista alkiokerroksista, usein epiteelin ja mesenkyymin vuorovaikutuksesta epiteeli ektodermi kumpi aloittaa elimen kehityksen: epiteeli vai mesenkyymi? kudosrekombinantit: mesenkyymin tai epiteelin siirto toiseen paikkaan alkiossa kanan alkio: epiteeli endodermi jalan epiteeli mesenkyymi mesodermi ektodermaalinen epiteeli ulokkeet (karvat, höyhenet, suomut, sarvet, hampaat) tai sisäänpainumat (hikirauhaset, maitorauhaset ym.) endodermaalinen epiteeli sisäelimet (maksa, haima, munuaiset, keuhkot, ym.) kaikkien elinten kehitys alkaa epiteelin paksuntumasta, plakodista siiven mesenkyymi ihon epiteeli jalan mesenkyymi höyhen suomut 1 2 nisäkkään alkio: Nisäkkään hampaan kehitys ihon epiteeli + hampaan mesenkyymi hammas hammasepiteeli + ihon mesenkyymi karva siis: yleensä mesenkyymi määrää induktion suunnan epiteelin muutos signaalimolekyylien viestintä kuitenkin vuorovaikutteista A. Hermostopienasta syntynyt mesenkyymi vuorovaikuttaa leuan epiteelin kanssa erilaistuminen B. Eri kasvutekijöiden ilmentyminen 14-vuorokautisen hiiren sikiön alaposkihampaassa. Kiillesilmu (ei solujakautumisia brdu, erittää useaa kasvutekijää (FGF4, SHH, BMP2). 3D-rekonstruktio mikroskooppileike 3 4
Nisäkkään karvan kehitys artikkeli PLoS Biology sarjassa (Rendl et al. PLoS Biology 2005) FGF4 = Fibroblast Growth Factor 4 BMP2 = Bone Morphogenetic Protein 2 SHH = Sonic Hedgehog indusoi pluripotenttien epiteelisolujen erilaistumisen 5 6 Eri signaalimolekyylien ilmentyminen hiiren karvan tyvellä 5 eri solutyypissä (DP = karvanysty, DF = dermal fraction = ympäröivä Microarray-tekniikka mesenkyymi), Mx = matrix, ORS = ulompi karvatuppi, Mc = melanosyytti) Geenilastulla tuhansien geenien DNAta Geeniekspression mittaus: Eristetään mrna Käännetään cdna:ksi Hybridisoidaan lastun kuopakkeiden DNA:han Kytksetään hybridisaatioon värireaktio Värin voimakkuus kertoo ekspressiotason perusgeenit spesifiset geenit Nyt myös suoraan mrna:n deep sequencing expressiopofiili suoraan lähetti-rna:n sekevenssoinnilla 8
Karvan kasvun geneettinen backbone ja signaturen genominen organisaatio Genominen analyysi geeneittäin, gene ontology Solun toiminta geenin funktio 9 10 Karvankohottajalihaksen kiinnittyminen (Fujiwara et al. Cell 2011) cortex Nefronektiini ohjaa sileitä lihassoluja kiinnittymään karvatuppeen dermis (verinahka) hikirauhanen karvanysty 11 12
Etu-taka- ja ylä-ala-akselin kehitys 1. Sammakko alkusuun ylähuulen muodostumiskohta hedelmöitys kortikaalirotaatio harmaa puolikuu jo munasolu on polarisoitunut solukoostumuksen suhteen huom: subkortikaalinen sytoplasma kääntyy animaalisen navan ja veg. navan sytoplasman kosketuspinta 13 14 Harmaan puolikuun merkitys ETU tsygootti ALA 30 YLÄ 1 solujako vatsakappale TAKA 15 16
Alkusuun yläpuolisen kudoksen siirto toinen etutaka-akseli Nieuwkoop-keskus: endodermi, indusoi ylähuulen muodostamaan mesodermia chorda etu-taka-akseli Spemann: alkusuun ylähuuli = organisoija 1 18 Beta-kateniini (Wnt-signaali) ja Nieuwkoopin keskus Proteiinit, jotka ilmenevät lähes yksinomaan Spemannin organisaattorissa D dorsalisaatio (ylä/ala) 19 goosecoid mrna-injektio veg. alueelle toinen akseli 20
Etu-taka ja ylä-ala-akseleiden määräytyminen linnuilla Lintujen AP-akseli (Anterior/Posterior = etu-taka) ylä-ala-akselin määrää ph ph 9.5 ph 6.5 gravitaatio ruskuaisen tiheyserot Na + H 2 O + - ph:n tai potentiaalieron kääntäminen kääntää myös akselin 25 mv ylemmäksi jäävä alkiolevyn osa posteriorinen pää radiaalinen symmetria bilateraalinen symmetria 21 22 alkiolevyn (radiaalisen) jako neljään neljä alkiota Hautomakone + automaattinen munien kääntö posterior marginal zone (PMZ) vastaa sammakon Nieuwkoop-keskusta 23 24
Hensenin silmulla jo polariteetti Vasen/oikea? mm. sydän, perna, aortta, maksa, epäsymmetrisesti kaikilla selkärankaisilla 2 tärkeää proteiinia nodal - liukoinen parakriininen tekijä Pitx2 -transkriptiotekijä 25 26 AP-akseli nisäkkäillä 2 signaalikeskusta node eli solmuke (= Hensenin silmu ) viskeraalisen endodermin etuosa node ruumis endodermin etuosa + node etuaivot geeniekspressio muistuttaa sammakon ja linnun organisaattoria chordin ja noggin knock-out: ei vaikutuksia yksin, mutta kaksoisknock-out alkio, jolta puuttuu etuaivot, nenä ja kasvon rakenteita hyönteisillä kaikki on toisin* väliotsakkeeseen: The Segmentation Genes asti 2