Αφρικανικός βάτραχος. Ψάρι ζέβρα

Transcript

1 Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήµιον Αθηνών ΤΜΗΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΥΤΤΑΡΟΥ & ΒΙΟΦΥΣΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΙΑΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΙΣΤΟΛΟΓΙΑ Επικ. Καθ. ΒασιλικήΟικονοµίδου εκέµβριος 2014

2 Οι 6 δηµοφιλέστεροι οργανισµοί - µοντέλα Είδος Caenorhabditis elegans Drosophila melanogaster Xenopus laevis Κοινή ονοµασία Σκώληκας Μύγα φρούτων Αφρικανικός βάτραχος Φύλο, υποφύλο, οµοταξία Νηµατώδης Αρθρόποδο, µονοσκελές, έντοµο Χορδωτό, σπονδυλωτό, αµφίβιο Brachydanio rerio Gallus domestica Mus musculus Ψάρι ζέβρα Όρνιθα Ποντικός Χορδωτό, σπονδυλωτό, ψάρι Χορδωτό, σπονδυλωτό, πτηνό Χορδωτό, σπονδυλωτό, θηλαστικό

3 Ψάρι Ζέβρα (Brachydanio rerio) ΚΟΙΝΗΟΝΟΜΑΣΙΑ : Zebra danioήdanio rerio (zebra fish, striped danio, rerio) 4,5 cm

4 Danio rerio

5 ΦΥΛΟΓΕΝΕΤΙΚΟ ΕΝΤΡΟ ΜΕ ΤΙΣ ΘΕΣΕΙΣ ΤΩΝ 6 ΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ-ΜΟΝΤΕΛΩΝ

6 Οι 6 δηµοφιλέστεροι οργανισµοί - µοντέλα Πειραµατικά πλεονεκτήµατα (και µειονεκτήµατα) των έξι οργανισµών-µοντέλων. C. elegans Drosophila Ψάρι ζέβρα Xenopus Όρνιθα Ποντικός ιαθεσιµότητα Προσαρµογή Αριθµός εµβρύων υψηλός υψηλός υψηλός υψηλός χαµηλός χαµηλός Κόστος ανάπτυξης στο εργαστήριο χαµηλό µέτριο µέτριο µέτριο χαµηλό υψηλό Πρόσβαση επαρκής επαρκής επαρκής επαρκής επαρκής ανεπαρκής υνατότητα µικροχειρισµών περιορισµένη περιορισµένη αρκετά καλή καλή καλή περιορισµένη Γενετική καλή καλή αρκετά καλή καµία καµία καλή Κατάλογος γονιδίων... γνωστός γνωστός γνωστός Γνωστός* γνωστός γνωστός...µικρό κύκλο ζωής, εύκολη εκτροφή, διαφανή έµβρυα, µεγάλα ωοκύτταρα και έµβρυα, οµοιότητες µε τον άνθρωπο κλπ.

7 Συγκριτικά αναπτυξιακά ορόσηµα για τους έξι οργανισµούς-µοντέλα.

8 Εκτροφή του Zebrafish

9 ΜΕΛΕΤΗ ΤΩΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΟΡΓΑΝΟΓΕΝΕΣΗΣ Αναπτυξιακά Γονίδια στο Ζebrafish Μεταλλαξιγέννεσης Γονίδιο Οµόλογο Αναπτυξιακή λειτουργία Γονιδιακό προϊόν* headless tfc3 πρώιµη ραχιοποίηση ΜΠ HMG cyclops nodal επαγωγή µεσοδέρµατος/ενδοδέρµατος ΕΠ squint nodal επαγωγή µεσοδέρµατος/ενδοδέρµατος ΕΠ one-eyed pinhead cripto απαραίτητο για τη δράση του nodal Παράγοντας EGF-CFC dharma/nieuwkoid/bozozok καθορίζει τον οργανωτή ΜΠ µε συντηρηµένες αλληλουχίες paired notail brachyury/t καθορίζει το οπίσθιο µεσόδερµα MΠ που φέρει τη συντηρηµένη επικράτεια πλαισίου Τ spadetail tbx6/vegt καθορίζει το µεσόδερµα του κορµού MΠ που φέρει τη συντηρηµένη επικράτεια πλαισίου Τ acerebellar fgf8 επάγει οπίσθιες δοµές ΕΠ swirl bmp2b επάγει κοιλιακές δοµές ΕΠ snailhouse bmp7 επάγει κοιλιακές δοµές ΕΠ vent vent1/pv1 καθορίζει κοιλιακές δοµές ΜΠ οµοιοπλαισίου vox vent2/xom καθορίζει κοιλιακές δοµές ΜΠ οµοιοπλαισίου bonnie-and-clyde mixer καθορίζει το ενδόδερµα MΠ που φέρει τη συντηρηµένη επικράτεια Τ faust gata5 καρδιά/ενδόδερµα MΠ που φέρει τη συντηρηµένη επικράτεια δακτύλου Zn *ΜΠ Μεταγραφικός παράγοντας, ΕΠ επαγωγικός παράγοντας

10 ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΤΟΥ ZEBRAFISH Κύκλος Ζωής:12 εβδοµάδες διαφανές έµβρυο 0,7 mm

11 Ωογένεση στο Zebrafish παρόµοια µε του Xenopus

12 Ωάριο Zebrafish (~ 0,7 mm) Ζωικό ηµισφαίριο (πλούσιο σε κυτταρόπλασµα) Φυτικό ηµισφαίριο (πλούσιο σε λέκιθο) Περιβάλλεται από χόριο µικροπύλη

13 Γέννηση των αυγών του Zebra danio στο νερό

14 Γονιµοποιηµένα αυγά Danio rerio (Η γονιµοποίηση είναι εξωτερική-γίνεται µέσα στο νερό)

15

16

17

18

19 Αυλάκωση Μεροβλαστική: Συντελείται µόνο στην περιοχή του ζωϊκού πόλου πρώτεςαυλακώσεις

20 Αυλάκωση Στάδιο των 8 κυττάρων Tα βλαστοµερίδια παραµένουν συνδεδεµένα µε την κύρια λεκιθική µάζα, το λεκιθικό κύτταρο, µέσω κυτταροπλασµατικών γεφυρών. 10 διαιρέσεις 3 ώρες ΜΒΤ:µετάβασηµεσοβλαστιδίου

21 ΜΒΤ βλαστόδερµα Κατά την ΜΒΤ διακρίνονται 4 περιοχές στο έµβρυο: - καλυπτήρια στιβάδα (λεπτή επιθηλιακή στιβάδα) - κύτταρα βάθους (συσσωµάτωµα στο ζωικό πόλο) - λεκιθική συγκυτιακή στιβάδα (φέρει πυρήνες) -λεκιθικό κύτταρο Η ΜΒΤ σηµατοδοτεί την έναρξη της µεταγραφής του ζυγωτικού γονιδιώµατος Λίγοµετά...

22 Το βλαστόδερµα αρχίζει µια ενεργή επέκταση σταδιακά προς τα κάτω, την επιβολή, µέχρι να καλύψει ολόκληρο το λεκιθικό κύτταρο. 50% επιβολή Καθοδηγείται από : -τη συγκυτιακή στιβάδα -ενεργότητα µικροσωληνίσκων που βρίσκονται στο λεκιθικό κύτταρο Στο 50% (5,5 ώρες): Το όριο του βλαστοδέρµατος αρχίζει να αναδιπλώνεται εσωτερικά (γαστριδίωση). Η κίνηση της αναδίπλωσης καθοδηγείται από τα κύτταρα βάθους. Τα στάδια ανάπτυξης ταυτοποιούνται ανάλογα µε το ποσοστό της επιβολής

23 Γαστριδίωση (σχηµατικά) (Το όριο του βλαστοδέρµατος αρχίζει να αναδιπλώνεται εσωτερικά) Η ραχιαία περιοχή επιµηκύνεται στον εµπροσθοπίσθιο άξονα µέσω σύγκλισης-επέκτασης, καθοδήγώντας προς το εσωτερικό κύτταρα που εντοπίζονται σε πλευρικές περιοχές

24 Γαστριδίωση (σχηµατικά) 50% επιβολή 5,3 h 5,7 h 6 h Εµβρυική ασπίδα Κατάτηναναδίπλωση, το βλαστόδερµα γίνεται παχύτερο γύρω από το χείλος, σχηµατίζονταςτον βλαστικό δακτύλιο. Ταυτόχρονα... Η ραχιαία περιοχή επιµηκύνεται κατά τον προσθιοπίσθιο άξονα, µέσω σύγκλισης-επέκτασης, καθοδηγώντας προς το εσωτερικό κύτταρα που εντοπίζονται σε πιο πλευρικές περιοχές. Η διαδικασία αυτή προκαλεί πάχυνση της ραχιαίας οριακής ζώνης, η οποία µετατρέπεται σε εµβρυική ασπίδα.

25 εµβρυική ασπίδα Γαστριδίωση Γαστρίδιο 10 h 100% επιβολή Το λεκιθικό κύτταρο καλύπτεται πλήρως από το βλαστόδερµα

26 Γαστριδίωση

27 Νευριδίωση (σχηµατικά) Από την εξωτερική στιβάδα της εµβρυικής ασπίδας σχηµατίζεται η νευρική πλάκα Νευρικός σωλήνας + νωτοχορδή + σωµίτες Ορατές οι βασικές γραµµές του σώµατος Ευθυγράµµιση προσθιοπίσθιου άξονα 24 ώρεςµετά ώρεςµετά... εκκόλαψη 14 h

28 Συνοψίζοντας... γαστριδίωση αυλάκωση νευριδίωση και ευθυγράµµιση προσθιοπίσθιου άξονα Λάρβα Εκκόλαψη (video) θρέψη

29 Μετά την εκκόλαψη των αυγών του Danio rerio

30 Nεαρό Zebrafish

31 Zebrafish 4 ηµερών

32 Aνάπτυξη του Zebrafish

33 Aνάπτυξη του Zebrafish µέχρι την εκκόλαψη

34

35 Χάρτης πεπρωµένου (µετά από ένεση φθοριζουσών δεξτρανών σε µεµονωµένα βλαστοµερίδια)

36 Danio rerioκαι Alzheimer s