„Rozwój układu nerwowego”

(WBNZ – 818)

Jolanta Górska-Andrzejak

Neuron hipokampa szczura w hodowli komórkowej. Czerwony –tubulina, Zielony-
synapsyna.

Wykład 3

Molekularny mechanizm

indukcji neuronalnej

Organizator pierwszego rzędu,

indukcja pierwotna

• 1932-1960 => ponad 100 projektów

badawczych zajmowało się

poszukiwaniami induktora

neuronalnego.

Lata 80te- techniki

molekularne (

badania nad induktorem

mezodermy)

półkula animalna - prekursor

ektodermy

półkula wegetatywna – prekursor

endodermy

komórki równikowe – preskursor

mezodermy

Badania Petera Neuwkoop’a

(1973, 1985)

-do powstania mezodermy konieczne są
interakcje pomiędzy półkulą animalną a

wegetatywną.

Test czapeczki animalnej

3 induktory neuronalne:

•Noggina

•Chordina

•Follistatyna

Odkryte na przestrzeni krótkiego czasu

Odkryte na przestrzeni krótkiego czasu

Podobny mechanizm działania

Podobny mechanizm działania

Konserwatywny mechanizm działania (kręgowce i bezkręgowce)

Konserwatywny mechanizm działania (kręgowce i bezkręgowce)

Pierwszy induktor

neuronalny

Noggina

- badania grupy

Richarda Harlanda

(Lamb et al.., 1993;

Smith et al.., 1993)

Dodanie oczyszczonej nogginy

Dodanie oczyszczonej nogginy

indukowało ekspresję genów neuronalnych.

indukowało ekspresję genów neuronalnych.

Nie indukowało ekspresji markerów

Nie indukowało ekspresji markerów

mezodermalnych.

mezodermalnych.

• Gen kodujący Nogginę ulega ekspresji w

czasie gastrulacji - w komórkach wargi
górnej blastoporu (rys.)

• Injekcja RNA Nogginy do embrionu

poddanemu promieniowaniu X powoduje,
że embrion ten wytwarza układ nerwowy
(rescue experiment)

Chordina

(badania grupy DeRobertis)

Nadekspresja w części

wentralnej (brzusznej)
embrionu powoduje
wytworzenie struktur
dorsalnych

Sasai et al., 1994

Sasai et al., 1994

Ekspresja chordiny w embrionie żaby.

Ekspresja chordiny w embrionie żaby.

Badania nad genami ulegającymi

Badania nad genami ulegającymi

ekspresji w regionie organizatora.

ekspresji w regionie organizatora.

Follistatyna

(badania grupy Meltona)

-substancje, które

posiadają zdolność

blokowania receptorów

aktywiny (TGF-

β

) mogą

być dobrymi induktorami

neuronalnymi.

Hemmati-Brivanlou & Melton., 1994

Hemmati-Brivanlou & Melton., 1994

Follistatyna – hormon cyklu rozrodczego,

Follistatyna – hormon cyklu rozrodczego,

Kontrola sekrecji FSH .

Kontrola sekrecji FSH .

Przyłączenie się do aktywiny

Przyłączenie się do aktywiny

i inhibicja jej działania.

i inhibicja jej działania.

• Działanie aktywiny

w indukcji
mezodermy

Zaburzenie ścieżki sygnałowej

Zaburzenie ścieżki sygnałowej

aktywniny nie tylko zaburzyło

aktywniny nie tylko zaburzyło

rozwój mezodermy, ale też

rozwój mezodermy, ale też

indukowało powstanie neurodermy

indukowało powstanie neurodermy.

.

Wniosek:
Aktywina hamuje proces
różnicowania się tkanki nerwowej w
ektodermę.

Wrodzonym

programem
komórek
ektodermalnyc
h jest
różnicowanie
się w tkankę
nerwową

Godsave & Slack., 1989; Grunz & Tacke, 1989

Godsave & Slack., 1989; Grunz & Tacke, 1989

Induktory neuronalne działają

poprzez antagonizm ścieżki

sygnałoej BMP-4.

• Badania przeprowadzone na Xenopus

laevis wskazuja na to, że wymienione
białka maja zdolność indukcji
neuronalnej.

• Nie ma jednak dowodów na to, że

każdy z nich jest niezbędny w
rozwoju układu nerwowego u
wszystkich organizmów.

Noggina -

Noggina -

Noggina -; Chordina -

Noggina -; Chordina -

Mechanizm powstawania grzbietowo-

brzusznej osi ciała u kręgowców i u

bezkręgowców jest podobny.

Sog- funkcjonalny homolog

Chordiny

• Analiza sekwencji genu kodującego chordinę

ujawniła istotną homologię pomiędzy
Chordiną a Sog (ang. short gastrulation) u
muszki owocowej.

• Sog występuje w wentralnej części embrionu

D.m.a jego mutacje prowadza do zaburzeń
grzbietowo-brzusznej organizavji embrionu.

• Mutacja sog powoduje redukcje regionu

neurogenicznego blastodermy.

• Mikroiniekcje sog o miejsca, nie jest regionem

neurogenicznym powoduje wytworzenie w
tym miejscu tkanki nerwowej.