epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarva
DESCRIPTION
Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarva elimiä muodostuu kaikista alkiokerroksista, usein epiteelin ja mesenkyymin vuorovaikutuksesta epiteeli ektodermi epiteeli endodermi mesenkyymi mesodermi - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
1
7
Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarvaihokarva
• elimiä muodostuu kaikista alkiokerroksista, usein epiteelin ja elimiä muodostuu kaikista alkiokerroksista, usein epiteelin ja mesenkyymin vuorovaikutuksestamesenkyymin vuorovaikutuksesta
• epiteeli epiteeli ektodermi ektodermi
• epiteeli epiteeli endodermi endodermi
• mesenkyymi mesenkyymi mesodermi mesodermi
• ektodermaalinen epiteeli ektodermaalinen epiteeli ulokkeet (karvat, höyhenet, suomut, ulokkeet (karvat, höyhenet, suomut, sarvet, hampaat) tai sisäänpainumat (hikirauhaset, maitorauhaset sarvet, hampaat) tai sisäänpainumat (hikirauhaset, maitorauhaset ym.)ym.)
• endodermaalinen epiteeli endodermaalinen epiteeli ’sisäelimet’ (maksa, haima, ’sisäelimet’ (maksa, haima, munuaiset, keuhkot, ym.)munuaiset, keuhkot, ym.)
• kaikkien elinten kehitys alkaa epiteelin paksuntumasta, kaikkien elinten kehitys alkaa epiteelin paksuntumasta, plakodistaplakodista
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
2
7
• kumpi aloittaa elimen kehityksen: epiteeli vai mesenkyymi?kumpi aloittaa elimen kehityksen: epiteeli vai mesenkyymi?
• kudosrekombinantit: mesenkyymin tai epiteelin siirto toiseen kudosrekombinantit: mesenkyymin tai epiteelin siirto toiseen paikkaan alkiossapaikkaan alkiossa
• kanan alkio:kanan alkio:
jalan epiteelijalan epiteeli
siiven siiven mesenkyymimesenkyymi
ihon epiteeliihon epiteeli
jalan jalan mesenkyymimesenkyymi
höyhenhöyhen
suomutsuomut
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
3
7
• nisäkkään alkio:nisäkkään alkio:
• ihon epiteeli + hampaan mesenkyymi ihon epiteeli + hampaan mesenkyymi hammas hammas
• hammasepiteeli + ihon mesenkyymi hammasepiteeli + ihon mesenkyymi karva karva
• siis: yleensä mesenkyymi määrää induktion suunnan siis: yleensä mesenkyymi määrää induktion suunnan epiteelin muutosepiteelin muutos
• signaalimolekyylien viestintä kuitenkin vuorovaikutteistasignaalimolekyylien viestintä kuitenkin vuorovaikutteista
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
4
7
Nisäkkään hampaan kehitysNisäkkään hampaan kehitys
A.A. Hermostopienasta syntynyt Hermostopienasta syntynyt mesenkyymi vuorovaikuttaa mesenkyymi vuorovaikuttaa leuan epiteelin kanssa leuan epiteelin kanssa erilaistuminenerilaistuminen
B.B. Eri kasvutekijöiden ilmentyminen Eri kasvutekijöiden ilmentyminen 14-vuorokautisen hiiren sikiön 14-vuorokautisen hiiren sikiön alaposkihampaassa. Kiillesilmu alaposkihampaassa. Kiillesilmu (ei solujakautumisia (ei solujakautumisia brdU, brdU, erittää useaa kasvutekijää (FGF4, erittää useaa kasvutekijää (FGF4, SHH, BMP2).SHH, BMP2).
mikroskooppileikemikroskooppileike
3D-rekonstruktio3D-rekonstruktio
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
5
7
FGF4FGF4 = Fibroblast Growth Factor 4= Fibroblast Growth Factor 4
BMP2BMP2 = Bone Morphogenetic Protein 2= Bone Morphogenetic Protein 2
SHHSHH = Sonic Hedgehog= Sonic Hedgehog
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
6
7
Nisäkkään karvan kehitys Nisäkkään karvan kehitys artikkeli PLoS Biology –sarjassa (Rendl et al. PLoS Biology 2005)
indusoi pluripotenttien epiteelisolujen indusoi pluripotenttien epiteelisolujen erilaistumisenerilaistumisen
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
7
7
Eri signaalimolekyylien ilmentyminen hiiren karvan tyvellä 5 eri Eri signaalimolekyylien ilmentyminen hiiren karvan tyvellä 5 eri solutyypissä solutyypissä (DP = karvanysty, DF = dermal fraction = ympäröivä (DP = karvanysty, DF = dermal fraction = ympäröivä mesenkyymi), Mx = matrix, ORS = ulompi karvatuppi, Mc = melanosyytti)mesenkyymi), Mx = matrix, ORS = ulompi karvatuppi, Mc = melanosyytti)
perusgeenitperusgeenit
spesifiset spesifiset geenitgeenit
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
8
7
Microarray-tekniikkaMicroarray-tekniikka
Geenilastulla tuhansien geenien DNAta Geenilastulla tuhansien geenien DNAta Geeniekspression mittaus:Geeniekspression mittaus:• Eristetään mRNAEristetään mRNA• Käännetään cDNA:ksiKäännetään cDNA:ksi• Hybridisoidaan lastun kuopakkeiden Hybridisoidaan lastun kuopakkeiden
DNA:han DNA:han • Kytksetään hybridisaatioon värireaktioKytksetään hybridisaatioon värireaktio• Värin voimakkuus kertoo ekspressiotasonVärin voimakkuus kertoo ekspressiotason
Nyt myös suoraan mRNA:n Nyt myös suoraan mRNA:n ”deep sequencing” ”deep sequencing” expressiopofiili suoraan expressiopofiili suoraan lähetti-RNA:n lähetti-RNA:n sekevenssoinnillasekevenssoinnilla
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
9
7
Karvan kasvun geneettinen ’backbone’ ja ’signaturen’ genominen Karvan kasvun geneettinen ’backbone’ ja ’signaturen’ genominen organisaatioorganisaatio
geenin funktiogeenin funktio
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
10
7
Genominen analyysi geeneittäin, ”gene ontology”Genominen analyysi geeneittäin, ”gene ontology”
Solun toimintaSolun toiminta
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
11
7
Karvankohottajalihaksen kiinnittyminen (Fujiwara et al. Cell 2011)Karvankohottajalihaksen kiinnittyminen (Fujiwara et al. Cell 2011)
Nefronektiini Nefronektiini ohjaa sileitä ohjaa sileitä lihassoluja lihassoluja kiinnittymään kiinnittymään karvatuppeenkarvatuppeen
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
12
7
karvanystykarvanysty
hikirauhanenhikirauhanen
cortexcortex
dermis (verinahka)dermis (verinahka)
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
13
7
Etu-taka- ja ylä-ala-akselin kehitysEtu-taka- ja ylä-ala-akselin kehitys
1.1. SammakkoSammakko
• hedelmöitys hedelmöitys kortikaalirotaatio kortikaalirotaatio harmaa puolikuu harmaa puolikuu
• jo munasolu on polarisoitunut solukoostumuksen suhteenjo munasolu on polarisoitunut solukoostumuksen suhteen
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
14
7
alkusuun ylähuulenalkusuun ylähuulenmuodostumiskohtamuodostumiskohta
huom: huom: subsubkortikaalinen sytoplasma kääntyy kortikaalinen sytoplasma kääntyy animaalisen navan animaalisen navan ja veg. navan sytoplasman kosketuspintaja veg. navan sytoplasman kosketuspinta
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
16
7
Harmaan puolikuun merkitysHarmaan puolikuun merkitys
tsygoottitsygootti
1 solujako1 solujako
’’vatsakappale’vatsakappale’
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
18
7
Alkusuun yläpuolisen Alkusuun yläpuolisen kudoksen siirto kudoksen siirto toinen etu- toinen etu-taka-akselitaka-akseli
Nieuwkoop-keskus: Nieuwkoop-keskus: endodermi, indusoi ylähuulen endodermi, indusoi ylähuulen muodostamaan mesodermia muodostamaan mesodermia chorda chorda etu-taka-akseli etu-taka-akseli
Spemann: alkusuun ylähuuli Spemann: alkusuun ylähuuli == ’organisoija’’organisoija’
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
19
7
DD
Beta-kateniini (Wnt-signaali) ja Nieuwkoopin keskusBeta-kateniini (Wnt-signaali) ja Nieuwkoopin keskus
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
20
7
Proteiinit, jotka ilmenevät lähes yksinomaan Spemannin Proteiinit, jotka ilmenevät lähes yksinomaan Spemannin organisaattorissaorganisaattorissa
goosecoid mRNA-injektio veg. alueelle goosecoid mRNA-injektio veg. alueelle toinen akseli toinen akseli
dorsalisaatio (ylä/ala)dorsalisaatio (ylä/ala)
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
21
7
Etu-taka ja ylä-ala-akseleiden määräytyminen linnuillaEtu-taka ja ylä-ala-akseleiden määräytyminen linnuilla
• ylä-ala-akselin määrää pHylä-ala-akselin määrää pH
ph 9.5ph 9.5ph 6.5ph 6.5
NaNa++ H H22OO
++--
25 mV25 mV• pH:n tai potentiaalieron pH:n tai potentiaalieron
kääntäminen kääntää myös kääntäminen kääntää myös akselinakselin
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
22
7
Lintujen AP-akseli (Lintujen AP-akseli (AAnterior/nterior/PPosterior osterior == etu-taka) etu-taka)
• gravitaatiogravitaatio
• ruskuaisen tiheyserotruskuaisen tiheyserot
• ylemmäksi jäävä alkiolevyn osa ylemmäksi jäävä alkiolevyn osa posteriorinen pää posteriorinen pää radiaalinen symmetria radiaalinen symmetria bilateraalinen symmetria bilateraalinen symmetria
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
23
7
Hautomakone + Hautomakone + automaattinen munien automaattinen munien kääntökääntö
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
24
7
posterior marginal posterior marginal zone (PMZ) vastaa zone (PMZ) vastaa sammakon sammakon Nieuwkoop-keskusta Nieuwkoop-keskusta
alkiolevyn (radiaalisen) jako alkiolevyn (radiaalisen) jako neljään neljään neljä alkiota neljä alkiota
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
25
7
Hensenin silmulla jo polariteettiHensenin silmulla jo polariteetti
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
26
7
Vasen/oikea?Vasen/oikea?
• mm. sydän, perna, aortta, mm. sydän, perna, aortta, maksa, epäsymmetrisestimaksa, epäsymmetrisesti
• kaikilla selkärankaisilla 2 kaikilla selkärankaisilla 2 tärkeää proteiiniatärkeää proteiinia
• nodal - liukoinen nodal - liukoinen parakriininen tekijäparakriininen tekijä
• Pitx2 -transkriptiotekijäPitx2 -transkriptiotekijä
Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit
27
7
AP-akseli nisäkkäilläAP-akseli nisäkkäillä
• 2 signaalikeskusta2 signaalikeskusta
• node eli solmuke (= ’Hensenin silmu’)node eli solmuke (= ’Hensenin silmu’)
• viskeraalisen endodermin etuosaviskeraalisen endodermin etuosa
• node node ’ruumis’ ’ruumis’
• endodermin etuosa + node endodermin etuosa + node etuaivot etuaivot
• geeniekspressio muistuttaa sammakon ja linnun organisaattoriageeniekspressio muistuttaa sammakon ja linnun organisaattoria
• chordin ja noggin knock-out: ei vaikutuksia yksin, mutta kaksois-chordin ja noggin knock-out: ei vaikutuksia yksin, mutta kaksois-knock-out knock-out alkio, jolta puuttuu etuaivot, nenä ja kasvon alkio, jolta puuttuu etuaivot, nenä ja kasvon rakenteitarakenteita
• hyönteisillä kaikki on toisin* hyönteisillä kaikki on toisin* väliotsakkeeseen: The Segmentation Genes astiväliotsakkeeseen: The Segmentation Genes asti