Формирование осей и зачатков тканей зародыша вдоль осей в раннем развитии животных

ООПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ ПОЛЯРНОСТЬ КАК ФАКТОР, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ СУДЬБУ ЗАРОДЫША НА РАННИХ СТАДИЯХ РАЗВИТИЯ.

Ооплазматическая полярность (ооплазматическая локализация). Полярность ооплазмы, или устанавливающаяся непосредственно после оплодотворения полярность зародыша, определяет типы развития. Ооплазматическая сегрегация, как следствие ооплазматической полярности (локализации).

Дробление. Биологические функции дробления (становление многоклеточности, нормализация ядерно-цитоплазматических отношений, ооплазматическая сегрегация; точка перехода на средней бластуле –midblastula transition- и гипотеза истощения репрессора). Факторы, определяющие пространственную организацию делений дробления. Роль цитоскелета в процессах поляризации ооцита, кортикальной ротации, дробления. .

Особенности клеточного цикла в период дробления. Ритмика клеточных делений. MPF и циклины.

Концентрации морфогенетических факторов. Понятие морфогенов и градиентов концентраций морфогенов. Примеры ооплазматической полярности, примеры градиентов морфогенов.

ООПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ ПОЛЯРНОСТЬ И ФОРМИРОВАНИЕ ОСЕЙ ЗАРОДЫША В РАННЕМ РАЗВИТИИ DROSOPHILA

Формирование передне-задней оси у Drosophila. Градиенты Bicoid и Nanos.

Гены материнского эффекта и сегментации (gap-гены, pair-rule -гены и гены полярности сегментов) ( Нюсслайн-Вольхард и Вишаус). Каскады транскрипционных факторов в синцитиальном зародыше дрозофилы. Целлюляризация зародыша. Сегменты и парасегменты. Гомейозисные (селекторные гены) и гены-реализаторы (Льюис). Гомеобоксы (Helix-Turn-Helix), кластерная организация гомеотических генов ( организация кластера Hom-C Drosophila). Консерватизм кластеров Hox- генов (от беспозвоночных до позвоночных ) и паттерны их экспрессии, предполагаемая роль Hox-генов в эволюции. Имагинальные диски личинки и их соответствие отдельным структурам взрослого насекомого.

Формирование дорсо-вентальной оси у Drosophila. Передача сигналов между фолликулярными клетками, ооцитом и зародышем ( факторы сигналинга Gurken, Torpedo, Spatzle, Toll-рецептор). Ядерный градиент Dorsal в целлюляризованном зародыше. Гомология путей сигналинга дрозофилы (Dorsal, Cactus) и млекопитающих (NF-B, IB).

7-я и 8-я лекции (4 час)

ФОРМИРОВАНИЕ ОСЕЙ И СТАНОВЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПЛАНА СТРОЕНИЯ В РАННЕМ РАЗВИТИИ ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

Также как и у беспозвоночных ооплазматическая полярность может играть роль при формировании осей полярности у позвоночных ( анимально-вегетативной полярность ооцитов). Передне-задняя, дорсо-вентральная и лево-правая оси полярностей зародыша формируются в ходе раннего развития.

Формирование осей полярности и общего плана строения у амфибий

Поляризация зиготы (одноклеточного зародыша) происходит благодаря кортикальной ротации. Следствие этого события – изменение позиций ряда внутриклеточных молекул Wnt- и TGF-сигналинга, что является отправным моментом становления дорсо-вентральной полярности зародыша.

Далее в ходе дробления формируется центр Ньюкупа (наиболее дорсальные клетки вегетативного полюса), который индуцирует «организатор Шпемана», формирующийся в ходе гаструляции (дорсальная губа бластопора, хорда, прехордальная мезодерма). Роль сигнальных каскадов Wnt, BMP4 и TGF- в образовании оганизатора.

Гаструляция – процессы морфогенетические миграции клеток и клеточных пластов, в результате которых формируется общий план строения зародыша, закладываются зародышевые листки и происходит пространственное обособление зачатков.

Зачатки органов и тканей, возникающие из различных зародышевых листков.

ПОНЯТИЕ “ЭМБРИОНАЛЬНАЯ ИНДУКЦИЯ” «Организатор»Шпемана(«первичная эмбриональная индукция»)

История и сущность явления. Исследование межклеточных взаимодействий в раннем развитии амфибий. Анимализирующий, вегетализирующий и мезодермализирующий факторы. Спецификация мезодермы факторами бластомеров вегетативного полушария (FGF, Vg1, activin-related, Xbra) .

Роль Vg1, VegT, Nodal-Xnr, - catenin в формировании «организатора»

«Организующие» свойства организатора Шпемана в гаструляции и последующем морфогенезе с образованием передне-задней оси. Прехордальная пластинка (энтомезодерма), хордо-мезодермальный комплекс – индуктор нервной трубки (головного и туловищного отделов). Роль желточной (глоточной) энтодермы и прехордальной пластинки в формировании структур головы (мозга). Региональная специфичность индукции. Транскрипционных факторы: goosecoid, Lim-1, Xanf1, Otx-2, HNF- 3- родственные белки. Секретируемые белки: Cerberus, Dickkkopf, Frzb, Nodal-родственные белки (головной отдел), Chordin, Noggin, Follistatin, Sonic Hedgehog (преимущественно, туловищный отдел),. eFGF, Wnt3a, а также ретиноевая кислота (хвостовой отдел).

Формирование осей полярности (передне-задней, дорсо-вентральной), лево-правой асимметрии и общего плана строения в раннем развитии костистых рыб (Danio rerio). Эпибласт, гипобласт. Зародышевый щиток, маргинальная зона. Аналоги центра Ньюкупа и организатора амфибий.

Формирование осей полярности (передне-задней, дорсо-вентральной), лево-правой асимметрии и общего плана строения в раннем развитии птиц (цыплёнок). Эпибласт, гипобласт. Гензеновский узелок.

Формирование осей полярности (передне-задней, дорсо-вентральной), лево-правой асимметрии и общего плана строения в раннем развитии млекопитающих (мышь, человек). Особенности дробления яица, события до имплантации и в ходе имплантации зародыша.Бластоциста, внутренняя клеточная масса и трофобласт. Эпибласт и гипобласт. Два сигнальных центра AVE (антериорная висцеральная эндодерма) и узелок в формировании структур головы млекопитающих.

Сходства и различия в формировании осей и спецификации структур у представителей разных классов позвоночных

Формирование лево-правой оси асимметрии у Xenopus (Xnr, Pitx2), курицы (Shh, Caronte, Nodal, Lefty2, Pitx2, Snail) и млекопитающих (Nodal, Lefty2, Pitx2, Snail, iv/inv, dynein)

9-я лекция (2 час)

НЕЙРОГЕНЕЗ

Пути дифференцировки структур спинного и головного раздела нервной системы у млекопитающих.

Спецификация нейроэктодермальных клеток у зародышей позвоночных “по умолчанию” (паракринный фактор BMP4). Роль производных организатора Шпемана в образовании нервной трубки.

Дальнейшая дифференцировка нейроэпителиальных клеток на нейрональные и глиальные линии. Сигналинг с участием Notch, Delta, Serrate.

Формирование передне-заднего и дорсо-вентрального паттернов нервной трубки (Hox –гены, паракринные факторы Shh , Wnt, BMP.). Роль basicHLH- и HTH- транскрипционных факторов ( Mash1, Math1, neurogenin; Lim-факторы), Участие транскрипционных факторов семейства Pax (Pax 3,7; Pax 6). Гомологичные пути спецификации нейральной ткани у повоночных и членистоногих. Гомологии BMP/Dpp; chordin/Sog; achaete, scute/Mash1; Delta, Notch. Гены Otx1 и Otx2 у позвоночных и ortodenticle у Drosophila),

Гены Pax 6 (позвоночные) и eyeless (Drosophila)

Нервный гребень и его производные.

Образование нервного гребня и его производных (отделы –черепной, туловищный, пояснично-крестцовый). Дифференцировка клеток нервного гребня в симпатические нейроны (роль NGF) и хромафинные клетки мозгового слоя надпочечников (роль глюкокортикоидов). Нервный гребень (НГ) и его производные в разных отделах зародыша. Участие молекул клеточной адгезии и отталкивания (ephrin, Ephr) в миграции клеток НГ. Роль паракринных факторов в выборе пути дифференцировки клеток НГ.

Роль паракринных (нейротрофины), хемотропных (нетрины) и репеллентных (семафорины, эфрины) факторов в выборе направления конуса роста аксонов нервных клеток.

10-я лекция (2 час)

МЕЗОДЕРМА И ЕЁ ПРОИЗВОДНЫЕ В ХОДЕ СПЕЦИФИКАЦИИ ЗАЧАТКОВ ВДОЛЬ ОСЕЙ ЗАРОДЫША

Карта органов, происходящих от трёх зародышевых листков