Ontwikkelingsbiologie 1.1
Ontwikkelingsstrategie= Drosophilla doet aan interna bevruchting, eicel met hard schaal
(niet uitsrogen)
Zoogdier helemaal geen dooiermateriaal -> alles via placenta van mama
Kikkervis wel veel dooiermateriaal voor eten
Zoogdieren makkelijk klieven; kleine cellen, -> klievingen eicel gebeurt niet wat duurt te lang
voordat klievingsgroeve aan andere kant zit
Post-embryo ontwikkeling; metamorfose, groei en veroudering
Vertebraten= alle diersoorten met botjes
- Gebruikt onderzoek; kip, muis, zebravis
Invertebraten
- Drosophila, C. elegans
Embryonale stamcellen = pluripotent (kan elk celtype vormen in menselijek lichaam) -> kan
alle cellen geven maar niet een mens
Eencellig embryo= totipotent -> kan mens geven
Homunculus = preformed embryo
Mosaic ontwikkeling=
- In kernen zitten kerndeterminanten en worden verdeelt over dochtercellen
- Autonome specificatie
 Kan niet want uit gedifferentieerde cellen kan embryo groeien
Regulatieve ontwikkeling=
- Gemis embryo kan gereguleerd worden en gecompenseerd
- Twee cellen losmaken dan twee normale, maar kleine, embryo
- Afhankelijk van inductieve processen -> fate van cellen hangt af van conditie (invloed
buitenaf) -> dus ontwikkeling ligt niet al vast
 Conditional specification
Kikkerei heeft zowel regulatieve als mosiace ontwikkeling
HC 2
Type klievingen:
- Radiale klieving (zee-egel)= tweecellig -> viercellig (precies naast elkaar)-> achtcellig
- Inequale klieving (C. Elegans)= in eerste klieving al grotere en kleinere cel zichtbaar
- Spiraal klieving (Ringwormen en weekdieren)= viercellen -> soms 1 groter dan andere
3-> derde klieving opvallend kleine en grote cellen = inequale klieving
o Kleine celletjes niet precies boven grotere cellen, beetje gedraaid
o Viercellen boven op = micromeren en vier grotere cellen macromeren
o Altrenerend klieving; tegen klok in, met klok mee wisselt af
Typen klievingen; hoeveelheid dooiermateriaal
- Holoblastic klievingen (amfibie)= complete klieving, van ene kant naar andere kant
- Meroblastic klievingen (vogels, vissen)= zoveel dooiermateriaal; boven op dooiercel
en incompleet klievingen
C. Elegans = inequale holoblastic klieving
- poollichaampje = restant oogenese (vormen eicel) -> voorloper eicel was diploid -> tijdens
meiose moet haploid verhouden -> teveel DNA wordt poollichaampje
Asymmetrische deling= beide zustercellen zijn ongelijk in ontwikkelingsmogelijkheden
 Is niet hetzelfde als inequale deling
Zoogdieren= tweede klieving gaat de ene cel klieving horizontaal en andere cel verticaal 
rotatie klieving
- Ook holoblastic
Patroonvorming or morfogenesis
= synoniem
- Lichaamsassen -> patroonvorming
- Drie kiemlagen (ecto, meso en endoderm)
Neurale lijstcellen= komen vrij zodra neurale buis sluit
- Model/shape van gezicht -> patroonvorming
Transcriptiefactoren
= activiteit van genen beinvloeden
Temporele genexpressie = verandering genexpressie in de loop van de tijd
Spatiale genexpressie= afhankelijk van positie
Spatio-temporele genexpressie= tijdens embryonale ontwikkeling verandering tijd en plaats
van genexpressie
Cel fate ontstaat: belangrijke rol transcriptiefactoren
Progressieve determinatie van cel fate= stapje voor stapje wordt een cel uiteindelijk eindcel
Drie stappen
- Specificatie= wat een cel zal gaan doen als je de cel uit embryo in neutrale omgeving
legt -> autonome differentiatie in neutrale omgeving
- Determinatie= irreversibele conmitment -> autonome differentiatie izelfs op de
verkeerde plek embryo
- Differentiatie= als je kunt zien wat een cel gaat worden of geworden is
Drie processen indelen in covert (niet zichtbaar) en overt (zichtbaar)
Positionele formatie
4 mechanismen hoe cellen weten in welk gebied ze zitten
1. Gradient van een morfogen (eiwitmolecuul)
- Concentratieverschil in lengte door bijv. diffusie
- Ander pakketgenen aan of uit bij verschillende concentraties eiwitten
2. Asymmetrische verdeling van cytoplastmatische determinanten
- Bij klieving 1 cel wel andere cel niet determinanten
- Anders dan kerndeterminanten
3. Overlappende gen expressie patronen
4. Combinatie van vorige mechanismen
Vertebrate development
Chordaten= ergens in hun levenscyclus een chorda
Enkele chordaten vormen botjes= vertebraten
Kenmerken vertebraten:
- Notochord (chorda)
- Dorsale hol zenuwstelsel
- Kieuwspleten
- Post anale staart
Xenopus (Afrikaanse klauwpad/kikker)
Bevruchting is extern (buiten het lichaam) -> mannetje klimt op rug vrouwtje wanneer ze
geslachtsrijp is (oocyte klaar voor bevruchting) -> knijpt zijkant vrouwtje -> spuit eicellen
naar buiten -> mannetje spuit sperma over eicellen
Na het leggen van ei is er meteen polariteit in oocyt; zoogdiercellen niet
Animale hemisfeer (gepigmenteerd) en vegetatieve hemisfeer (vooral dooiermateriaal)
Vrouwelijke pronucleus (haploid) zit in animale hemisfeer
Animale-vegetatieve as
Sperm-entry point=
1e klieving en 2e klieving loodrecht erop; animale-vegatatieve as (holoblastisch)
3e klieving horizontaal en enequal, holoblastisch -> micromeren en macromeren
Morula stage= geen holte in embryo
Blastula stadium = holte -> blastocoel
Adhesive organ= produceert slijm in embryo om vast te plakken aan blaadjes bovenin vijver
Vogels: kip
Bevruchting intern -> spermacel in de cloaca kip
Cloaca= uitgang genitale en urine/poep door 1 gat
Meroblastische klievingen = onvolledige klievingen
Grote gele cel= dooiercel
Embryonale schijf ontwikkelt -> midden van schijf doorheen kijken (area pellucida) en de
rond niet (area opaca)
Yolk balancer = zorgt dat dooier en embryo in het midden blijft liggen
Embryo groeien; in dooierkorrels in yolk cel en het eiwit
Eerste klievingen al plaats vinden in oviduct
Tijdens transport bevruchte eicel naar cloaca wordt een viteline membraan, en schaal en
yolk balancer worden toegevoegd
Schaal wordt hard na het leggen van het ei
Blastoderm = schijfje boven op dooiercel
Altijd meroblastische klievingen
Subgerminale holte -> laag erboven epiblast (of embryonaal ectoderm)
Cellen eronder groeien vanuit 1 kant en wordt secundaire hypoblast
(endoblast genoemd)
Epiblast vormt uiteindelijk de embryo (meso,ecto,endo) en secundaire hypoblast vormt
extra-embryonale structuren (verdwijnt na de geboorte)
Posterior marginale zone zijn er cellen die migreren over dooierzak heen -> primaire
hypoblast cellen worden opgenomen in de cellaag
Primaire hypoblastcellen gaan ook weer weg door apoptose
Uiteindelijke alleen laag met alleen maar secundaire hypoblast cellen (endoblast) -> vormt
later endoderm
Primitieve streek start formatie ook in posterior marginale zone, maar veel later
Maximaal uitgegroeid primitief streek dan wordt Hensen’s node gevormd en gaat terug ->
anterior terugtrekkende knop worden hersenen en somieten aangelegd
Secundaire hypoblast cellen worden vervangen door andere cellen (endoderm)
Vertebrate muis zoogdieren
Blastocyst stadium -> implantatie in baarmoeder -> vorming placenta
Embryo knaagdier wordt U-vorm
Eerste en tweede klieving holoblastisch
Ook rotationeel; klievingsvlak geroteerd
8 cellig stadium; eerst bollen cellen en dan kruipen de cellen dicht naar elkaar -> post
compactie
Blastocyst; trophectoderm (alleen maar tijdens embryonale ontwikkeling rol spelen) en inner
cell mass (vormen hele embryo)
Blastocyst zit in zona pellucida -> moet eruit komen (hatching)
Inner cell mass; epiblast (embryonal ectoderm) en primitief endoderm (extra-embryonaal
structuur)
Primitief endoderm groeit over binnenkant blastocoel heen
Mens= Meiotische deling pas afgemaakt na bevruchting
Vis zebravis
Externe bevruchting
Heel veel cytoplasma na 1 kant embryo migreert; incomplete meroblastische klievingen
Blijven boven op dooiercel
Bij 64 cellig stadium pas holoblastische klievingen
Yolk syncytial layer = onvolledige klieving cellen want die blijven in verbinding met dooiercel
Gastrulatie na afloop
Phylotypisch stadium= stadium waarin veel embryo op elkaar lijken
Hoorcollege patterning the vertebrate body plan
Xenopus
In oocyt ook animale-vegetatieve hemisfeer as onderscheiden
Komt grofweg overeen met anterior-posterior as later als dier
Vg1 mRNA in de cortex van vegetatieve pool; gelokaliseerd tijdens oogenesis, dus pas daar
bij rijpe eicel
Wnt11 mRNA ook vegetatieve kant in cortex eicel
Ook eiwitten tijdens oogenese (maternale factoren) is Dsh ook vegatatieve pool cortex
Oocyt radial symmetrisch; twee helften altijd gelijk
Sperm entry -> allemaal ionen naar binnen en buiten via dat gaatje waar sperma naar binnen
komt
Calcium komt naar binnen -> nog meer calcium release in cytoplasma wat opgeslagen was in
ER -> contractie cytoskelet op die positie -> pigmentkorreltjes dichter bij elkaar op die plek =
sperm entry point
Moment dat sperma binnenkomt is er geen radiale maar bilaterale symmetrie, alleen twee
helften gelijk dwars door SEP
Rond oocyt zit een vitelline membraan; vast aan gelei en eicel
Corticale reactie na sperma entry -> corticale granula door exocytose uitgeven naar buiten ->
meer deeltjes tussen vitelline membraan en cel -> osm. Gradient omhoog dus water
aangetrokken -> vitelline membraan vrij gemaakt van plasma membraan
Moleculen die vrijkomen door corticale reactie zorgen ervoor dat vitelline membraan hard
word -> geen sperma meer doorheen -> langzame block voor polysperma
Daarna pas vorming sperma entry point
Na bevruchting kan 1c-embryo bewegen naar zwaartekracht; dan gaat de zware (vegetatieve
kant) naar beneden
Snelle block voor polyspermy= elektrisch verschijnsel door gaatje ontstaat in eicel -> ionflux > membraanpotentiaal verandert -> elektrisch afstoten andere sperma
Dorso-ventrale as
Na sperm entry rotatie buitenkant cortex (30 graden) -> cytoplasma blijft liggen
Grijze halve maan= achter blijven dieper gelegen pigmentgranula
Dorsale factoren zijn getranslokeerd
Precies tegenover SEP (Nieuwkoop centrum) begint gastrulatie met vorming van blastopore > nog later in ontwikkeling is de blauwe kleuring te vinden aan de ventrale kant van embryo
Positie SEP op radiale symmetrische eicel waar later dorsaal en ventraal ontstaat
1e klieving gaat dwars door SEP; verdeelt grijze halve man in twee helften
Altijd eerste klieving door SEP; verdeelt klieving embryo in rechter-linker kant
Geventraliseerd embryo wanneer je door de laterale kant snijdt 1c-embryo -> mozaiek
ontwikkeling
Beta-catenine mRNA spuit in ventral kant krijg je ook tweede as -> doet hetzelfde als
Nieuwkoop centrum
Kip
D/V as is zelfde sas epiblast en secundaire hypoblast (endoblast)
Anterior/posterior as; ei roteert in de reproductieve system vrouw
Inhoud ei plakt tegen binnenkant schaal en roteert mee, en kan weer terugdraaien
Hoek tussen zwaartekracht bepaalt A-P as; kant bovenaan wordt posterior en kant onder
anterior
Primitief streep begint altijd in posterior marginale zone
Muis
Blastocyst stadium -> innercell mass (embryo) en trofectoderm (extra-embryonale
structuren)
Dorso-ventrale kant= embryonale (dorsaal) en abembryonale (ventraal) kant wordt dorsaal
ventraal
Anterior/posterior as veel nog onbekend= Nodel gen is betrokken -> DVE wordt geinduceerd
En AVE ook geinduceerd
C. Elegans
Oocyt ook radial symmetrisch
SEP breekt ook radiale symmetrie
Geen pigmentkorrels, dus SEP niet zichtbaar
SEP markeert toekomstige posterior kant
1e klieving verdeelt embryo in P1 en AB cel
Sperm binnen -> actomyosin netwerk zorgt voor realloceert PAR eiwitten ->
verantwoordelijk voor orientatie van asters en spindels (bepalen waar klievingsvlak komt) ->
enequale klieving
Dorso-ventrale as= 4 cellig stadium -> bovenkant wordt dorsaal en onderkant ventraal
EMS cel is de ventrale kant
Vertebraten
Omdraaiing links naar rechts kan
Muis= lrd gen -> foutje dan wel random links-rechts omkering (dus 50 procent andere
kromming)
Inv gen= geen complete inversie, dus alles gespiegeld
Kartageners syndroom= bij mensen inversie, heterotaxis-> dynein eiwitten niet of slecht
functioneren (cilia)
Onvruchtbaarheid mannen= sperma cel kan niet bewegen over cilia
Problemen luchtwegen
Eicellen in de eileider blijven= minder vruchtbaar
Doofheid
Kip
Anterior knop van Hendson alleen aan de linkerkant is het gen Lefty actief -> rechterkant is
activin
Activin receptor -> blokkeert Sonic Hedgehog
Sonic hedgehog -> nodal -> inhibeert snail
Links dus geen snail actief, en rechts wel actief want niet geinhibeerd door nodal
Dus andere set genen links en rechts actief
C. elegans
Op 8-cellig stadium vastgelegd; GPA-16 betrokken
Tweelingen
Amnionholte membraan als eerste membraan om embryo
Chorionzak onderdeel van placenta
COO mesoderm inductie
Mesoderm is of voor (xenopus) gastrulatie of na (zee-egel) gastrulatie geinduceerd -> specie
afhankelijk
Specificatie map is stage dependent dus de specificatie van blastomeren in een embryo
veranderen in tijd
Fate map blijft hetzelfde, hoe ouder het embryo hoe meer een fatemap overeenkomt met
de specificatiemap -> sommige weefsels worden bepaald door inductieve interactie
Zowel animale weefsel als vegetatief weefsel is belangrijk voor vorming mesoderm; wordt
uiteindelijk geinduceerd in animale cellen
Community effect= grote getallen van animale cap cellen zijn nodig om mesoderm te
induceren
Het inductieve signaal is geproduceerd door endodermcellen en ontvangen door ectoderm
dat mesoderm vormt uiteindelijk
Midblastula transition (MBT) in amfibieen embryo wanneer:
- Emrbyo eigen genen wordt gentranscribeerd (na 11de klieving)
- Klievingen worden asynchroom
- Cellen van blastula worden mobiel
Mesoderm is geinduceerd tussen 3,5-7h dus is maternaal mRNA
Na 11de klieving cellen ook G2 fase; verschilt in lengte
Na MBT gastrulatie begin
Inducerende maternale mRNA in de vegetatieve cap, na fertilisatie getranscribeerd
Dorsale vegatatieve cellen induceren dorsale mesoderm (spieren, notochord_
Ventrale vegetatieve cellen induceren ventrale mesoderm (bloed)
Spemann Organizer= dorsal mesoderm
Intermediar mesoderm= gevormd door signal 4 van Spemann Organizer die het ventrale
mesoderm dorsaliseert
TGF-beta is nodig voor het signalering voor mesoderminductie
Vg1 is een TGF-beta like-molecuul
Lage concentraties= ventrale mesoderm
Hoge concentraties= dorsaal mesoderm
 Niet genoeg voor dorsale mesoderm inductie
Dsh inhibeert GSK3 -> B-catenine accumuleert in de cel -> transcripstie factor
Dsh wordt getranslokeerd naar opposite site van SEP
Nieuwkoop centrum= overlap B-catenine en TGF-b
b-catenin plus Tcf3 -> induceert siamois gene -> nu kan Spemann organizer geinduceerd
worden
siamos gen plus Vg1 -> induceert transcriptie van Goosecoid -> andere genen specifiek
voor Spemann organizer
Dorsale-ventrale as:
- Ventralizing agents BMP4 en Xwnt-8
- Dorsalizing agents: Noggin, Chordin, Frizbee, Follistatin
Binding of Noggin, Chordin and Follistatin to BMP-4 prevents BMP-4 from binding to its
receptor.
Binding of Frizbee to Xwnt-8 prevents Xwnt-8 from binding to its receptor.
Kip= Hensen’s node is vergelijkbaar met dorsale blastopore lip in Xenopus
 Induceert as
Zebravis= embryonic shield is de organizer
Hoorcollege morfogenese
= het ontstaan van vorm in een embryo
C. elegans= nooit een variatie in klieving
P4 cel; enige cel die bijdraagt aan vorming sperma of eicel
Asymmetrische klieving= twee verschillende cytoplasmatische moleculen
 Mozaiek ontwikkeling
Enequaal kan symmetrisch of asymmetrisch zijn
Rotationele klieving bij C. Elegans en zoogdier
Celdeling=
G1 fase= besluiten tot delen of differentieren
S fase= DNA replicatie
G2 fase= cel gereed maken voor deling
M fase= bij elkaar verzamelen van DNA
Karyogenese (kerndeling) -> cytogenese
Mitose;
Metafase= bij elkaar chromosomen, vaak in midden van cel
Anafase= chromosomen via centrosomen uit elkaar getrokken naar twee kanten
Telophase= cytokinese; nieuw plasmamembraan
Interphase
Spindel= microtubuli
Aster = stervormig
Normale klieving:
- 1 centrosoom; bestaat uit twee centriolen; voor karyogenese moet centrosoom
gedupliceerd worden
Normaal gesproken klieivingsvlak loodrecht op asters en spindels
Klievingsvlak afhankelijk van positie van asters, en niet spindel
Twee asters niet precies in het midden geeft een enequale klieving
Rotationele klieving door doorrotatie van twee asters; extra rotatie van twee asters
Klievingsvak in een embryo kan verschillend zijn; alternerend
Een eicel heeft geen centrosoom; spermakop plus centrosoom inspuiten
Celadhesie
Animale capcellen worden mesoderm
Celadhesiemoleculen
- Cel-cel adhesiemoleculen= cadherines en immunoglobuline superfamly
- Cell-matrix= intergrines
Cadherines
- Ca dependent moleculen
-
Cadherine door plasmamemraabn in aanwezigheid van calcium -> cellen plakken aan
elkaar
Cytoplasmatisch zitten actine filamenten via b-catenines
Desmosomen= plakoglobinen en desmoplakine een rol aan intermediate filamenten
Immunoglobuline superfamilie
- Calcium onafhankelijk
- Niet verankerd aan cytoskelet
- 5 extracellulaire loops
Integrines= cell-matrix
- Transmembraan, op 1 cel en niet andere
- Wel verbonden cytoskelet
- Binden aan ECM
- Beta deel bindt aan cytoskelet
Manipuleren cel adhesie moleculen
Cellen klitten aan elkaar met hoge expressie van adhesiemoleculen en dezelfde
moleculen
Formatie van blastula
Muis
- 2C stadium E-cadherin overal aanwezig
- 8 C stadium alleen op contact gebieden
- Celadhesie bij compactie
Type klieving voro fate cellen; of trofoblast of inner cell mass
Muis
Blastocoel holte= laterale membraan; actief natrium naar buiten gepompt in intercellulaire
ruimte (tussen twee cellen) -> osmolariteit in intercellulaire ruimte-> water aangezogen ->
water aangevuld vanuit isotone omgeving
Chloor volgt passief ook naar buiten
Xenopus
In zoet water dus geen natrium/chloor
Begin wel hetzelfde; actief natrium weggepompt in intercellulaire ruimte -> water volgt
passief -> geen natrium bij vullen vanuit buitenaf, wel water
Ectoderm= spieren gezicht en botten, epidermis/haar, neurale weefsel
Mesoderm= spieren van trunk en ledematen, dermis, heart/nieren/bloed
Endoderm= spijsverteringstelsel en longen
Gastrulatie
- Invaginatie
o Deukje in een groep cellen; vorming dimple
- Involutie
o Naar binnen rollen van groep cellen
- Epiboly = groep cellen -> groeien over de dooiercel heen
o Beweging groep cellen over toekomstige diepere laag cellen
-
Ingressie= uit groep cellen 1 type cel halen
o Migratie van individuele cellen vanuit oppervlak naar intern
Delaminatie
o Splijten van cellaag in twee of meer parallele cellagen
Neurale buisvorming
Moment van sluiten ontstaan neurale lijstcellen
Hinge point-> buigpunt-> twee neurale wallen -> tweede of derde hinge point -> neurale
buis
Vissen: eerste instantie massieve staaf-> uitgehold tot vorming buis
Vogels en zoogdieren: anterior deel ontstaat uit neurale plaat maar allerlaatste stukje is er
een massieve staaf die uitgehold moet worden
Kip:
Neurale wal ontstaat door apicale constrictie (neurale plaat) -> ook een beweging van basale
kant cellen waardoor uiteindelijk neurale wal ontstaat
N-cadherin in neurale plaat
E-cadherin in ectoderm
Emodule gastrulatie
Mesoderm voor gastrulatie: xenopus
Mesoderm tijdens gastrulatie: zee-egels
Epiboly
- Extensie van een sheet cellen waardoor deze over een dieper gelegen cel laag heen
beweegt
Invaginatie
- Dimple vorming
Involutie
- Inward movement of een laag cellen
Delaminatie
- Splitten van weefsel in twee parallele lagen
Ingressie
- Migratie van individuele cellen van een oppervlakkige laag naar de bastocoel
Radiale convergent extensie= dubbele laag cellen vormen 1 laag; grotere laag -> gebeurd
tijdens epiboly in ectoderm
Medio-lagerale convergent extensie= vormen een verlengde laag (notochord)
Zee-egel
Vegatal plate
Apical tuft
Mesoderm allemaal van de micromeren afkomstig, die gelokaliseerd zijn in de vegetatieve
pool
Gastrulatie begint in de vegetatieve pool:
Ingressie (verliezen affiniteit voor hyaline membraan) -> in de blastocoel= nu PMC (allemaal
derivaten van micromeren)
PMC bewegen naar de twee ventro-laterale regios in blastocoel -> vormen calcium
carbonaat spicules (spines)
Ingressie -> invaginatie = markeert formatie van primitive gut
Blastopore is de opening= door apicale constrictie
Blastopore vormt mond= protostomata
Blastopore vormt anus= deuterostomata
CSPG zorgt voor zwelling inner lamina van de hyaline laag
SMC gevormd -> top van archenteron -> filopedia gevormd -> stick aan de animale side ->
filopedia contraheren -> archenteron wordt omhoog getrokken -> mond gevormd door
breking
SMC vormen mesodermale organen
Xenopus
SEP= toekomstige ventrale kant van dier
Gastrulatie begint net onder de toekomstige Spemann organizer
Endoderm is gelokaliseerd aan de vegetatieve kant
Invaginatie (blastopore) -> involution
Ook radiale intercalation aan de buitenkant = epiboly
Zebravis
Epiboly = cellen bewegen over de dooier heen
Germ ring ontstaat -> involution
Epiblast (buitenste epithelium en neuraal weefsel) en hypoblast (chordamesoderm en
mesodermale structuren) ontstaan
Dorsale kant vormt een embryonic shield
Na epiboly->involtion -> medio-lateral convergent
Drosophila
Syncytium= veel nuclei in een common cytoplasma
 Bewegen dan naar perifeer= syncytial blastoderm
 Nbij 1024 nuclei gaat de outer membraan naar binnen bewegen tussen de nuclei
 Elke nucleus is omgeven door celmembraan = cellulaire blastoderm stadium
Invaginatie (ventral furrow)-> involution
Kip
Ingressie (secundaire hypoblast cellen)
Introductie practicum zebravis
Micropyle = klein gaatje om door plasmamembraan heen te komen om bij eicel te komen
Ook corticale reactie
Fertilisatiemembraan wordt chorion genoemd
Externe bevruchting
Nonyolk cytoplasma flows naar animale pool door calcium release-> actin filamenten
trekken samen
Blastodisc gevormd
Incomplete meroblastische klievingen
4 centrale blastomeren zijn complete gekliefd van dooier; omringd door marginale
blastomeren
64 cellen -> eerste keer horizontale klieving ; 8 diepe cellen
Andere cellen oppervlakkig = superficial envelop
512 cellen midblastula stage begint
Epiboly begint -> 50 procent dan gastrulatie (involutie-> convergence -> extension)
Involutie -> embryonic shield gevormd en vormen axiaal hypoblast
Hatching enzymens -> maken chorion beetje zacht
Incomplete meroblastische klievingen
Onderste kernen liggen aan de yolk syncytial layer
Enveloping layer= kubische cellen -> later steeds maar plat
Deep cellen= ronde cellen, delen heel vaak en snel
Involutie start aan dorsale kant
Ring van ingaande cellen= germ ring
Dorsale gedeelte = dorsal shield -> organizer eigenschappen
Somieten wijzen met V-punt naar anterior
Dooierzak wordt helemaal opgenomen door endoderm
G1 en G2 fase tijdens 500-1000 cellen verwijderd
Deep cells hebben vaker mitotische spindles
Kiemcellen worden voordat gastrulatie plaats vindt -> verlaten embryo en komen later weer
terug via darmopening naar binnen richting genitale groeve = testes of ovarium
Chorda gaat vacuoliseren
Neural weefsel coupe; oog uitzakking diencephalon
Hoorcollege 5.1/2/3
Xenopus al mesoderm voor gastrulatie
Zee-egel na gastrulatie
Mesoderm:
Axiale mesoderm= chorda; precies in het midden gelegen mesoderm, ventraal neurale buis
Paraxiaal mesoderm= somieten, intermediaar mesoderm, lateral plaat mesoderm
Notochord:
Altijd ventral neurale buis
Halverwege middenhersenen tot puntje staart chorda aanwezig
Xenopus uit meest dorsale mesoderm ontstaat chorda
Somieten:
Gepaard naast de notochord
Somieten lopen niet door tot halverwege hersenen
Derivaten van somieten= ribben, ruggenwervels, spieren romp/ledematen, deel van de
dermis (samen met lateraal plaat mesoderm)
Kip
Knop van Hensen trekt zich terug; anterior knop wordt pre-chordaal mesoderm
gelokaliseerd
Ook somieten ontstaan later
Presomietisch mesoderm= paraxiaal mesoderm dat gepaard wordt aangelegd en later
somieten worden gevormd -> worden anterior-posterior aangelegd
Somiet= gaat verder differentiëren
- Dermamyotoom= differenteert in dermatoom en myotoom;
o Dermatoom= wordt dermis
o Myotoom= migreren ook en worden spieren van romp/ledematen
- Sclerotoom= raken los van somiet en gaan migreren ; wervels en ribben
Iedere holte die omringd is door mesoderm is een coelom
Kip timing somieten= determinatie van timing somiet ligt al vast in pre-somitisch mesoderm
Determinatie wat een somiet vormt is afhankelijk van anterior-posterior positie en bepaalt
voor dat somieten gevormd worden
Somieten voort bestaan is neurale buis en chorda nodig
Chorda zendt signalen uit naar ventrale kant neurale buis waardoor dit een floor plate wordt
Chorda signaleert of indiceert voor sclerotoom of onderdrukking dermomytoom:
Sonic Hedgehog induceert vorming floorplate neurale buis: floor plate ook dan Shh
productie
BMP4 zorgt voor laterale differentiatie somiet; dermamytoom vorming
Wnts meer dorsaal signaal (ectoderm en neurale buis) betrokken bij differentiate
dermamyotoom
Intermediare mesoderm en lateraal plaat mesoderm
Notochord uiteindelijk omringt door wervellichaam
Xenopus
Spemann organizer / dorsale lip is als enige gedetermineerd in vroege gastrulatie fase
Inductieve eigenschappen van dorsale lip veranderen in loop van tijd; eerst meer anterior
kop en later staart vorming -> beide gevallen tweede lichaamsas
Organizers:
Xenopus= Nieuwkoop centrum oo organizer want het induceert een Spemann organizer
Kip= posterior marginale zone, jonge primitief streep, Hensen’s node eigenschappen voor
tweede lichaamsas
Muis= Knop regio
Zebravis= dorsal shield (dorsale deel van inrollende cellen)
Zee-egel= hele vegetatieve plaat -> primaire mesenchymcellen afkomstig van micromeren
Kip
Vroege node transporteren dan anterior neuraal weefsel
Late node transporteren dan posterior neuraal weefsel
Gen expressie in organizers= Zelfde genen worden gebruikt in verschillende vertebraten
Neurale weefsel anlage
Xenopus; Pre-chordaal mesoderm= locatie voor het chorda -> erg belangrijk mesoderm;
Bij amfibieen groeit het endoderm later onder het dak van archentron door zodat je
wel oerdarm hebt met endoderm bekleedt
Oerdarm dak (mesoderm) transplanteren zorgt voor tweede lichaamsas
Regionale verschillen in kwaliteit van oerdarm dak
Regionale verschillen centraal zenuwstelsel
Prosencephalon- mesenscephalon- rhombencephalon- neurale buis
Patterning:
1. Mesoderm regionale verschillen; overgestempeld op ectoderm waardoor je 4
verschillende regios krijgt
2. Twee stappen model: correcte model
a. Allereerste mesoderm (donkerbruin= prechordaal mesoderm) is het eerste
dat langs schuift en al het ectoderm wordt geinduceerd in anterior neuraal
weefsel
b. Archentrondak zorgt voor het al geinduceerde neuraal weefsel te
posteriorizeren
Prechordale mesoderm bevat BMP4 antagonisten (BMP4 zorgt voor ventraal
mesoderm) -> dorsaal mesoderm krijgen en belangrijk inductie kop
Posteriorisatie is een Wnt/Bcatenine pathway betrokken
Neurale inducers
BMP4= neurale weefsel inhibitoir
Chordin (direct binding), noggin (direct), follistatin (indirect), frizbee (indirect)= antagonisten
BMP4
Homeobox genen
Allemaal homeobox sequentie -> homeodomain kan binden aan DNA (Tcf)
Helix-turn-helix motief
Sommige genen hebben naast homeobox ook een paired box (zoals Pax-genen)
Drosophilla
Homeobox liggen in genen die in twee complexen liggen
- Antennapedia complex (6)
- Bithorax complex (3)
Twee complexen samen vormen cluster (HOM-C)
Mutatie in homeotisch gen; lichaamsdeel verandert in compleet ander lichaamsdeel
 Homeotische transformatie
Relatie tussen positie op DNA en specificatie in het volwassen dier (3’ anterior, 5’ posterior)
 colineare expressie
Hox genen genoemd in vertebraten
Andere vertebraten hebben ook homeocluster genen= minimaal 4 clusters (ABCD)
13 homeobox bevattende posities mogelijk -> niet in alle clusters alle genen
Genen op zelfde positie= paraloge subgroepen
De homeobox genen hebben een scherpe anterior border, en overlappende gen expressie
gebieden
Ook colineaire expressie in vertebraten, niet alleen in positie maar ook in de tijd
HOX-gen moet geopend worden en daarom tijd/ruimte expressie
Manipulatie HOX-genen
In gebied W geen effect, alleen effect in het ernaast liggend gebied bij overexpressie
Bij knockout alleen indentiteit X; dus er is een shift anterior identiteit
Vertebraten redundancy= geen effect bij knockout genen want 1 paraloog neemt he tover
Meerdere genen uitknokken
Chorda mesoderm zorgt voor posteriorisatie van neuraal weefsel
Archentrondak mesoderm zorgt voor regionale verschillend -> tweede as
Anterior om kop te induceren
Posterior om staart te induceren
 Inkomend mesoderm met involutie heet verschillende kwaliteiten
BMP4 antagonisten kennen!! Frizbee, chordin, noggin, Follisatin
Direct of indirect binden aan BMP4
Vorming placenta nog geen onderdeel toets 1
BMP4 speelt ook een rol bij somiet patterning
BMP$ ook een rol bij vorming ventraal mesoderm
Hoorcollege 2 development of drosophilla
= fruitvlieg, invertebrata
Kort levenscyclus= 10 dagen
Makkelijk te groeien
Uitgebreide genetica
Multicellulair organisme
Moleculaire processen en signalpathways zijn geconserveerd
Syncytium-> alleen kernen delen -> nuclei naar buiten -> syncytial blastoderm
Morfogen gradient in embryo -> alleen transcriptiefactoren want ze kunnen diffunderen
door hele embryo (1 cel)
Gastrulatie begonnen -> ventrale furrow -> germ band extension (beestje kromt om)
Amnioserosa komt over yolk heen = grote platte cellen
14 inkepingen ontstaan= parasegmenten
3 mond en hoofd
3 thorax
8 abdomen
En dan germ band weer terug -> dorsal closure (amnioserosa vervangt
Ondertussen neurogenese en spieren gevormd
Denticles aan de onderkant van larva -> vooruit te kruipen
Eet zich rond , huid groeit niet mee -> verschillende larve stadia -> uiteindelijk pop ->
metamorfose
Imaginal discs= mesoderm disc
Assen worden al in oocyt gespecificeerd -> door maternale producten
Hele vroege delingen ook door maternale producten
Later wel zygote genen tot expressie
Hoe maternale producten in oocyt?
Maternale factoren worden specifiek in bepaalde plekken geplaatst
Oogenesis
De eicellen zijn verschillend van grote -> meer en meer rijping eicellen
Eggchamber= unit dat steeds groter worden
Stamcellen in begin -> maken oocyt -> wordt steefs groter en rijpt in eikamers -> tot ready
Germarium = stamcellen plek
Cyste-> eikamer (oocyt bepaalt)
Stamcel deelt in stamcel en cystoblast
cystoblast gaat delen -> geen volledige delingen = tussen cellen is een gat (ring kanaal)
Germline cyst worden een eikamer -> ei
1 van 16 cellen wordt oocyt, andere nurse cellen (maternale producten geven aan oocyt via
ringkanalen); nurse cellen uiteindelijk dood
Naast germcells worden ook stamcellen die somatische cellen geven -= follikel cellen -> gaan
om oocyt heen zitten
Anterior-posterior; oocyt gaat naar toekomstige achterkant -> richting oviduct en wordt daar
vast gezet = eikamer al polariteit
Oocyt verplaatst posterior door signalering van de oudere eikamer
Follikel cellen spelen belangrijke rol in = anterior follikel cellen anders
Dus er is signalering tussen follikelcellen en oocyt
Oocyt in de eikamer gepolariseerd= nurse cellen in eikamer produceren Delta -> notch tot
expressie bij anterior follikel cellen -> APC expresseren ligand voor JAK/STAT pathway ->
daarom worden er yolksteel cellen gevormd -> stalk cells gaan cadherine upreguleren ->
anchoren jonge oocyt in posterior
Cadherine komt tot expressie en verankert oocyt en kern gaat nu ook posterior kant
1 eiwit wel tot translatie in de toekomstige oocyt = gurken mRNA -> getransleert aan
posterior kant -> en gaan interactie aan met follikel cellen -> worden posterior follikel cellen
Gurken gaat interactie met Torpedo aan -> dan posteior cell fate -> signaleert weer terug
oocyt waardoor nucleus posterior los gemaakt wordt en anterior door microtubule
cytoskelet -> verschuiving kern is nodig want gurken aangemaakt daarin; dus eerst posterior
cellen maken en dan gurken gebruiken om dorsale follikel cellen hun cel faith geven (daarom
kern posterior en dan anterior kant naar toe wat dorsaal wordt)
Wat dorsaal wordt is random proces
= hoek wordt dorsaal
Staufen zit in de oocyt; nurse cellen maken stuafen en geven door aan oocyt via ringkamers
Staufen vooral posterior eerst en daarna anterior -> lokalisatie verandert gedurende
ontwikkeling eikamer
Mircotubuli gereorganiseerd en dan is staufen posterior en anterior
Maternele mRNA heel specifiek gelokaliseed in oocyt -> door microtubuli netwerken
Microtubuli;
- Dynein; naar negatief kant
- Kinesine; plus kant
Brengen cargo mee
Bicoid naar anterior kant
Oscar posterior kant: toekomstige geslachtscellen , en localisatie voor nanos mRNA
(reguleert weer posterior kant embryo)
Kern eerst posterior en dan anteriorn kant -> terecht komt wordt toekomstige dorsale kant;
gurken induceert dorsale follikel fate
Dus gurken induceert posterior en dorsale cell faith
Nurse cellen= geven mRNA en andere eiwitten aan oocyt
Follikelcellen = omgeven oocyt en nurse cellen-> krijgen ook verschillende cell faith ->
determine A-P en D-V as
Maternal effect lethal= moeder heterozygoot dus nurse cellen kunnen deel wel geven->
embryo homozygoot dus niet goed?????
Samenvatting as
- Oocyt posterior
- Nucleus posterior
- Gurken bindt aan torpedo posterior follikel cell
- Cellen geven signaal terug -> reorganize microtubuli -> gaat naar voren
- Bicoid mRNA anterior kant gelokaliseerd
- Gurken induceert ook dorsale follikel cellen-> door te binden aan die cellen
Patterning embryo
Eiwitsynthese alleen na bevruchting (behalve gurken)
A-P as opgezet door verschillende klassen genenn
- Maternale genen; follikelcellen en nurse cellen gegeven
- Gap genes= gat wel
- Pair rule genes= in strepen voorkomen, om en om in segment (segmenten missen)
- Segment polarity genes
Tijd: maternale genen -> zygote genen -> selector genes
Mutagenesis screen; scoren voor fenotype
Materneel gen;
- Anterior bicoid hunchback
- Posterior nanos caudal
- Terinale beide kanten torso trunk
Bicoid
- Anterior structuren vorming
- Zit in een concentratie afhankelijk manier; in spuiten dan krijg je verschillende
hoofdstructuren
- = morfogen
- Gradient moet behouden blijven
- Homeobox achtig gen
- Transcriptiefactor
- RNA binden
- Korte half life
In onbevruchte ei zit bicoid mRNA anterior -> na bevruchting bicoid eiwitten aangemaakt in
de kernen (dus functie in kern)
Bicoid reguleert Hunchback anterior
Posterior hunchbanck andere genen
En reguleert maternaal caudal= bicoid inhibeert caudaal eiwit expressie
Transcriptiefactor bicoid bindt aan mRNA van caudal, represeert translatie mRNA
Door binding aan BBR sequentie te binden aan mRNA -> bicoid bindt andere eiwitten
-> translatie voorkomen
Caudal ook transcriptiefactor -> verantwoordelijk voor abdominale segmenten
BICOID
- Activeert hunchback transcriptie
- En supresseert mRNA translatie caudal
Posterior gradient
Hunchback
- Geactiveerd door bicoid
- Ook gradient hunchback
- Transcriptie factor
- Zn finger eiwit= gevouwen dan vormt vingers en zink gebonden door die vouwing
- Restricted tot anterior
Nanos mRNA wordt ook posterior gelokaliseerd (verankerd posteior door microtubuli) ->
eiwit gemaakt dan gradient Nanos na fertilisatie -> posterior kant belangrijk
Onderdrukt translatie hunchback
mRNA hunchback overal -> nanos posterior hunchback represeert en inhibeert translatie
Nanos bindt samen met Pumilio -> pumilio bindt aan NRE waarddoor translatie gestopt
wordt van hunchback
Later functie nanos= inhibitie mRNA in poolcellen/germcellen en later somatische cellen
Samengevat:
Embryo gelegd:
- Overal hunchback en caudal mRNA (niet verankerd)
- Bicoid en nanos wel verankerd (anterior, posterior)
 Translatie plaats gevonden
- Bicoid korte halfwaarde tijd dus eiwit alleen te vinden anterior
- Nanos ook stijl
- Dan hunchback en caudal eiwitten ook in gradienten voor
Bicoid = hunchbrack transcriptiefactor om aan te zetten, en translatie supressoir van
caudal
Nanos= alleen RNA binder, dus GEEN transcriptiefactor
Embryo is een grote zak nu met nuclei dus alles kan vrij diffunderen
Maternal effect= producten door moeder gegeven en vroeg nodig in ontwikkeling
2.3 drosophilla
Torso = mutatie fenotype heeft alleen torso -> dus verantwoordelijk voor uiteinden
= receptor
Eiwit zit verspreid over gehele embryo -> geactiveerd aan de uiteinden
Trunk is het ligand voor torso
Uitgescheiden in perivitelline ruimte= ruimte tussen oocyt en buitenkant . of embryo en
buitenkant
Ligand is ook overal aanwezig?
Ligand is inactief in de perivitelline ruimte -> actief gemaakt worden in de uiteinden
Torso-like activeert trunk= geproduceerd door follikelcellen bij de polen
Processed trunk in perivitelline ruimte en bindt aan Torso; hele kleine hoeveelheden dus
verspreid niet over buitenkant hele embryo
Polair follikel cells activeren torso like -> processes trunk -> bindt aan torso
Torso= tyrosine kinase
Upstrream Ras pathway
D-V as
Ook door maternale genen
Signaleringsroute via Toll
- Receptor
- Translated na bevruchting
- Over gehele ei plasma membraan
Spatzle is de ligand voor Toll
- Ook secreted in perivitelline ruimte
- Ook over gehele ei aanwezig
- Inactief ligand
Aan de ventrale zijde worden door follikel cellen dat spatzle processes
= Pipe
- heparan sulfate sulfotransferase= eiwit met hele lange suikerketens -> suikerkents
gemodificifeerd -> interactie met eiwitten die vaak liganden zijn
- zorgt ervoor dat spatzle gelokaliseerd worden of protease activiteit; zorgt voor
plakken aan ECM -> gradient vorming
- aan ventrale kant
Ventrale follikel cellen -> Pipe en proteasen -> activeert Spatzle -> bindt aan Toll receptor
Toll signalering:
= tyrosine kinase
Uiteindelijke effect dat Dorsal transcriptie factor geactiveerd wordt aan de ventrale kant
Dorsal zit uniform verdeeld over fertiliseert ei cytoplasma
Zonder toll signalering; cactus verankert Dorsal in cytoplasma
Toll geactiveerd -> cactus afgebroken -> dorsal in nucleus -> activeert ventrale genen
D/V as
Dorsal = amnioserose (na germring retraction, yolk aan bovenkant en membraan overheen)
Dorsal ectoderm -> neuroectoderm -> mesoderm (gaat naar binnen bij gastrulatie)
Dorsal is soort van morfogen= verschillende concentraties zorgen voor andere cell faith
Intracellulair gradient
Dorsal kan of activatoren meebrengen of repressoren door low-affinity of high
affinity binding
In mesoderm veel dorsal; bindingssite lagere affiniteit
Dorsal ectoderm hele hoge affiniteit (weinig dorsal)
Hoe specificeert dorsal
= transcriptiefactor
Hoge dorsal concentratie aan ventrale kant -> activeert Twist en Snail (low affiniteit dorsal
bindingsites)
Twist en snail -> reguleren eigen expressie en represseren rhomboid (meer lateraal nodig)
Lage Dorsal concentratie -> dpp en zen regulatie (geen repressie door dorsal)
Twist expressie ventrale kant
Ventrale kant larve zitten haartjes; ventralised embryo overal haartjes dan lijk je op cactus
Dpp ook nodig voor dorsale cel fath
- paralysis 15 imaginal discs
- BMP4 like molecuul
- Vormt gradient dorsaal naar ventraal
- Morfogen
- > activiteit gemodificeerd door verschillende receptoren (verschillende dimeren
vormen of diffusie beperken)
Sog en twisted gastrulation
- Ook BMP
- Ineractie aangaan met Dpp en inhiberen
- -> geen dpp activiteit
- Sog en twisted degraderen dorsaal Tolloid
Dpp supressed door dorsal
Zygotische genen
Anterior- posterior as= gap genes
Blok van bicoid anterior naar fijne zebrastrepen
Zygotische genen eerste expressed in A-P as
Expressie gereguleerd door materneel producten (bijv. bicoid)
Gap genes zijn transcription factors
 Syncytium
Bell shaped domein= hoogste expressie en zakt langzaam af
Transcriptiefactoren verschillende affiniteit voor verschillende genen
Maternale bicoid (mRNA verankert anterior kant) -> reguleert zygotisch hunchback
Hunchbak controls andere Gap genen (soms samen met bicoid)
Hunchback reguleer Kruppel (op 2 manieren) -> veel hunchback dan represseert kruppel
Minder hunchback dan kruppel geactiveerd , te lage hunchback ook geen kruppel expressie
(window)
Materneel hunchback ook beetje aanwezig (wel zygotische transcriptie maar soms al wat
maternele producten meegegeven)
Segmentatie en segment polariteit
Segmentatie= parasegmenten komt voor in embryo -> grenzen verschuiven en worden
segmenten
Na gap genes komen pair rule gene expression= in parasegmenten
Anterior van elk parasegmenten wordt posterior van segment
Engrailed expressie=- anterior in parasegment, posterior in segment
Even skipped (pair rule gene)= oneven parasegmenten
Fushi tarazu= even parasegmenten
Gap genes leiden tot verfijning van pair-rule genen
Elke streep onafhankelijk gereguleerd – transcriptie
Bicoid en hunchback grote overlap even-skipped 2, giant en kruppel respressie van eve stripe
2 (zorgen voor scherpe grenzen)
Elke streep (pair rule genes) wordt door andere gapgenes gereguleerd op andere manier
Voor elke eve stripe gen heb je control regio; gap genes komen maar in bepaalde delen
embryo tot expressie dus andere genen nodig voor regulatie verschillende plekken
In alle strepen= anterior elk parasegment expressie???
Segmentatie genen (van 4 strepen 14)
Zorgen voor grenzen segmenten, en bepalen anterior-posterior
Engrailed:
- Anterior bepaalt in parasegment -> waar pair rule genes hoogste tot expressie komen
- In segmenten dan posterior deel segment
- Belangrijk voor ontwikkeling dier; bepaalt compartiment
o Cellen vaan posterior compartement gaan niet naar anterior compartiment;
Engrailed activeert transcriptie andere segmentatie genen
- Intracellulair feedback loop; Hedgehog tot expressie gebracht
- Wingless (Wnt homoloog) expressie anterior van hedgehog en engrailed
En ook receptors activatie: patched en Frizzled (geen syncytium meer)
Hedgehog signalering aan posterior kant
- Hedgehog ligand -> bindt aan receptor Patched -> kinases in cel -> transcriptiefactor
kern in
Wnt/B anteriore cellen tot expressie
- Wnt ligand -> LRP of frizzled receptoren -> transcriptiefactoren (TCF of POP-1)
Interactie tussen de twee cellen; Hh en Wg houden elkaar in stand
Wingless zorgt voor naakte huid= larve denticels en stukjes zonder haar naked cuticle
(wingless mutant verlies je naked cuticle)
Hedgehog (egel) mutant= geen wingless expressie dus geen naked cuticle
Wingless supresseert dentikel formatie
Axin mutant = overactivaatie van Wingles pathwy -> meer naked cuticle
Eiwit activiteit activeren of remmen
- Eiwit activiteit lokaliseren
o mRNA aan cytoskelet (bicoid, nanos)
o eiwit reguleren; korte halfwaardetijd, ECM binding
- mRNA translatie inhiberen
o Bicoid inhibeert caudaal
o Nanons bij hunchback
- Verschillen in transcriptie; threshold levels
o Meerdere transcriptiefactoren combinatie nodig
- Processing
o Alleen op bepaalde plekken actief gemaakt (spatzle)
Segment identiteit; HOX genen reguleren segmenten van bovenop
 Geven elke segment unieke identiteit
 Nodig gedurende gehele ontwikkeling
Twee gencluster drosophill
- Antennapedia en bithorax
Polycomb en trithorax
- Polycomb represseren expressie Hox genen
- Trithorax behouden expressie hox genen
Volgorde op chromosoom zelgde als posterior; 3-anterior, 5-posterior
= colinieariteit
Posterior dominantie
Antennapedia= identiteit kop en eerste thorax
Hoorcollege development of netamoden
Goedkoop, simpel beestje, larvae kunnen ingevroren worden, langere historie genetisch
onderzoek, geheel transparant beestje, cel lineage is bekend
Twee geslachten: mannetjes (0,5 procent) en hermafrodiet (zelf bevruchting-> eieren door
spermatica -> eitjes naar buiten via vulva)
Hermafrodiet= 959 cellen,
Mannetjes= 1031 cellen -> mannetje meer cellen door staart
Geslachtscellen niet meegeteld; ligt aan hoeveelheid voedsel
Eerste delingen:
Eerst pronucleaire fusie -> serie asymmetrische delingen
Geen morfogenen bij vroege ontwikkeling
Eerste deling- anterior Ab cel en posterior P1 cel
AB -> Aba en Abp
P1 => P2 en EMS (endoderm en mesodermale cellen)
P2 posterior en Abp is dorsaal
Dus nu al A-P en V-D as
EMS cel is ventraal
Geslachtscellen worden altijd van P cellen
Volgen door P granulen -> markeren geslachtscellen
P granules= maternaal mRNA en eiwitten
A-P as
= asymmetrische deling
Cell lineage met gefixeerde cell faith
Bij eerste celdeling al verschil in grootte
Sperm-entry bepaalt A/P polariteit; sperma cel neemt iets mee dat interactie met actine
netwerk aangaat -> actine en myosine netwerk contractie weg van SEP, naar de anterior
kant
Dat zorgt voor polariteit= corticale componenten flow anterior, maar cytoplasma naar
posterior kant  asymmetrische verdeling eiwitten en mRNA over anterior en posterior
PAR eiwitten verdeeld door asymmetrische deling=
- Anterior= PAR-3 en PAR-6
- Posterior= PAR-1 en PAR-2
PAR eiwitten zorgen ook voor asymmetrische positionering mitotische spoel= grotere
anterior AB en kleinere P1 cel
Ook fixed cell faith= geen morfogenen of signalen van buiten aan pas
 Mosaic ontwikkeling
Derde kleiving van Aba en Abp delen in linker en rechter dochtercel
ABal duwen naar posterior dan krijg je rechts-links asymmetrie
D-V polariteit
Uitgang darmen meestal aan ventrale kant
ABa en ABP omgedraaid dan D/V omgedraaid
 EMS dorsaal in plaats van ventraal
Ook regulatieve ontwikkeling= signalen van buiten afhankelijk
Positie van ABa en ABp is belangrijk voor ontvangen signalen
Normaal bepaalt P2 ABp fate= cel-cel signalering
Cel-cel interactie
glp-1 is materneel mRNA -> gepreseerd tot dat 4 cellig stadium dan GLP-1 tot expressie
GLP-1 (notch) en APX-1 (delta) is ligand voor receptor (beide transmembraan eiwitten)
P2 signaleert naar ABp voor bepaalde cel faith
ABa zit meer anterior dus ontvangt geen signal want APX-1 zit vast aan celmembraan
P2 secreteert ook MOM-2 dat singaleert naar EMS cel; ook gespecificeert door P2
MOM-2 is Wnt, en MOM-5 is Frizzled
Punt van contact wordt posterior; kernen delen krijgt de E-cel meer Wnt signaal dan anterior
MS-cellen
LIT-1, WRM-1 en SYS-1 gaan naar nucleus van E cel
LIT-1 kan transcriptiefactor POP-1 fosforyleren -> transport nar cytoplasma
b-cat komt ook kern in waardoor posterior cel anders wordt dan anterior
want POP-1 expoteert= concentratie POP-1 op DNA lager in posterior -> dan B-cat cel in en
zorgt voor endoderm genen aan
anterior= veel POP-1 op DNA en dat is repressor voor endodermale cellen
MOM-2/5= more of mesoderm wanneer gemuteerd is
Celdood is ook cel faith= PAAPP cel moet dood gaan
131 cellen gaan dood tijdens ontwikkeling; altijd dezelfde cellen die dood gaan
 Apoptose pathway
Larval stadia post embryonale ontwikkeling
Hox gene cluster bepalen ook positie identiteit
Mutagenesis = screenen voor fenotype
Gene knock down
 mRNA te vernietigen of te inhiberen translatie
 complementaire sequenties gebruiken om mRNA nuclease of mRNA translatie te
inhiberen
 genoom blijft intact
 niet altijd hele loss of function
Short synthetic RNA
RNAi
- natuurlijk mechanisme
- ubiquiteert
dubbel strengs RNA -> geknipt in stukjes door Dicer -> worden siRNA -> wordt in groot
complex RISC ingebracht -> ontwonden tot enkelstrengs = kan basenparen met
complementair mRNA -> complex RISC zitten ribonucleases (degraderen mRNA)
C. Elegans= dsRNA injecteren of dsRNA oplossen, of bacterie voeren die dsRNA
expressen
 gen knock down
miRNA
verschil dsRNA en miRNA= miRNA gecodeert tot eigen genoom, dsRNA breng je in
genoom codeert voor pri-miRNA -> stukjes die met elkaar kunnen basenparen -> stem loop
structuren
pri-miRNA geknipt door Drosha tot pre-miRNA -> getransporteert naar nucleus -> pre-miRNA
geklieft tot dicer tot miRNA -> miRNA in RISC complex -> mRNA gedegadreerd
dsRNA moet perfecte match hebben met target, miRNA niet
miRNA kan translatie ook blokkeren, maar ook gen expressie
Larvale ontwikkeling
Seam cellen= zijkant cellen van beestje -> maken onder andere huidcellen, soms neurons
Larve moet uit oude huid gaan en moet nieuwe huid maken; dat doen seam cellen
Heterochronic mutanten
T-cellen lineage ook seam cellen
T cel -> deelt in twee cellen symmetrisch -> anterior cel deelt asymmetrisch dan
Mutanten lijken delingen over te slaan= eerste larvale delingen overgeslagen -> lin-4 en lin14 mutanten gevonden
Heterochronic mutanten wordt de timing van deling belangrijk
Lin-14 precocius= slaat L1 celdeling over, door loss of function
Retarded fenotype
L1 deling herhaalt -> lin-14 gain of function
Lin-14 komt tot expressie in L1 , maar tijdens L2 activiteit vermineren tot 0
Heterochronic mutanten zorgen voor timing delingen niet goed
Verschil zit in concentratie lin-14 die bepaalt wanneer cellen gaan delen
Lin-14 is transcriptiefactor
Lin-4 is een miRNA= inhibeert lin-14 mRNA translatie
Bindt aan 3’ untranslated region; represeert daar translatie
Veel lin-4 heb je minder lin-14
Asymmetrische en symmetrisch door Lin-4 en Lin-14 expressie
Vulva ontwikkeling
Elke cel anders dan buurcellen
P6p krijgt primary cel faith, en andere secundaire cellen
P5p, P6p, P7p worden vulva cellen
Intercellulaire interactie= anchor cel is bron van Lin-3 inductieve cellen
De primary cellen krijgen meeste signaal
Lin-3 secreteert en bindt aan LET-23 (EGFR)
In hypodermis ook EGF maar transcriptie van LIN-3 onderdrukt daar
EGFR is receptor tyrosine kinase
P6p zendt ook laterale delta signaal naar buurcellen
Dat zorgt voor secundairy cell faith
Primairy fate cel in P5p en P7p worden onderdrukt
Kippenembryo practicum
Mesoderm= axiale mesoderm (chorda) en paraxial mesoderm (somieten, intermediate en
lateral plaat mesoderm)
Splanchnisch lateraal plaat mesoderm meest mediaal gelegen
Somatisch lateraal plaat mesoderm= net onder de epidermis
Holte omgeven door lateraal plaat mesoderm= coeloom
Coeloom kan liggen in het embryo maar buiten ook= extra-embryonaal coeloom en
embryonaal coeloom
Formatie hart
Hart altijd uit lateraal plaat mesoderm, splanchnisch
Kop mesenchym ipv somiet
Somatopleuron en splanchopleuron
Angiogenische cel clusters= voorlopers hart
Clusters hebben buis gevormd aan beide kanten embryo
Twee buizen komen in middenlijn tegen elkaar aan liggen -> fuseren samen = endocardium
Hartbuizen opgehangen aan ventrale en dorsale kant= ophangbanden heten dorsal
mesocardium en ventraal mesocardium
Onderste= dorsale mesocardium blijft er, ventrale mesocardium verdwenen
Dus hart gevormd van splanchnisch laterale plaat mesoderm
Ontwikkeling hart
Buis heeft een kromming= anlage is gepaard -> dan single buis -> later twee ventrikels en 2
atria
Vorming embryonale membranen
Eerste vlies om embryo= amnion
Chorion daarna (uitwisseling van gassen rol)
Allantois= verbonden met darm -> afval vat
Embryo plat vlak
 embryo afplooiing (invaginatie)
 later opplooiingl; amnion en chorion gevormd
Hoofdstuk 8 cel differentiatie en stamcellen
Veranderingen in cel differentiatie zijn progressief -> onderweg veranderingen in
genexpressie gradueel
Eenmaal terminaal gedifferenteerd moeilijk om te veranderen naar andere cel type,
structurele veranderingen
Cel weet wat die moet worden door extracellulaire signalen voor celdifferentiatie
Signalen zijn selectief -> bepaalde richting opgeduwd cel bepaalt ook wat voor opties cel
heeft
Zygotische transcriptie belangrijk voor determine cell fate
Enkel gen kan cel fate bepalen = master regulatory gene -> PAX6 voor oogdifferentiatie (tot
expressie dan oogontwikkeling, compleet met neuronuitgroei)
Uiteindelijke resultaat is dat bepaalde genen en gencombinaties bewerkstelligd
Gen:
-
control regio
promotor = 5’’ accent kant gen
enhancer= ook binding eiwitten
- coding regio
intronen en exonen (gaat weg)
- untranslated regions= 5’ of 3’
3’ kant meegenomen in mRNA -> microRNA kan daaraan binden ->
translate blokkeren
Genen moeten op bepaalde plek in lichaam tot expressie worden gebracht in juiste cellen en
tijd
Promotor (altijd 5’ accent)= binding van RNA polymerase 2, transcriptiefactoren ->
transcriptie initiatie complex
Enhancer (kan alle kanten zijn)= niet noodzakelijk dicht bij gen; binding activatoren of
repressoren -> kunnen co-activatoren en co-repressors (geen DNA binding domein) binden
die het linkt aan transcriptie initiatie domein
Mediator= multi eiwit complex, gen expressive reguleren -> activatoren en respressoren
brengen in contact met algemen transcriptiefactoren
Regulatie transcriptiefactoren
- unieke combinatie zorgt voor tempo spatiale genexpressie
eve skipped tot expressie in toekomstige spiercellen= andere regulatoire regio voor eve
expression
Chromatine
TADs= chromatine gevouwen geloopt domeinen
Komen voor in regios; gescheiden door minder complex gevouwen gebied
Boundaries gereguleerd door CTCF eiwit-> DNA binding protein rol in chromatine vouwing
Hoxa cluster ligt tussen twee TADS in -> regulatoire gebieden zit in TAD; gebied van
enhancers is DNA in loops -> zit namelijk in TAD
Gen expressie gereguleerd door ontvouwing enhancer gebieden
Wnt signalering op dag 4-> DNA gebieden ontvouwen -> enhancers kunnen gebonden
worden door DNA binding proteins -> Hoxa genen reguleren
= progressieve decondisatie in volgorde van hox genen
Zelfde gebeurd met histonmodificatie -> ook gemarkeerd van 1 naar 13 dus genen om de
beurt tot expressie hox genen
Hoxa13 laatste gen die tot expressie komt en down reguleerd alle anterior hox genen
Cellen committed in differentaite pathway -> houden cel ffaith
Komt door aanwezigheid transcriptiefactoren of overerving DNA methylatie patronen
Kan ook door overerving DNA methylatie patronen en histon modifactie patronen
DNA zelf ook modificeren door methylatie= CpG eilanden en die kunnen herkendworden
door DNA methylase, methylgroep aan cysteine
 te maken met gen regulatie
 inactivatie
old strand kan herkent worden en dan worden het andere C gemethyleerd op nieuwe streng
Histon modificatie
= 4 histoneiwitten
DNA ingepakt aan buitenkant histonmolecuul -> 1 unit nucleosoom
Histonmodificaties bi histonstaart -> methyleren, acetylgroep of fosforylering -> verandering
histonstaarten gelinked aan genactiviteit
Ennzymen kunnen patronen voortzetten -> zelfde stukje DNA opnieuw modificeren
Epigenetische veranderingen= methylatie als histonmodificaties ; reversibel, DNA niet
verandert
Manieren celsignalering
- diffusie
- direct contact (delta,notch)
-
gap junction; kleine moleculen
tyrosine kinase signaalroute
LIN-3 (vulvaontwikkeling) EGF -> bindt aan RTK -> RAS geactiveerd
BMP/TGF-b= receptor ½ (serine threonine receptoren) -> Smad naar kern en reguleert
transcriptie
TGF-b = inductie dorsaal ectoderm, ECM formative
BMP= ventrilisatie mesoderm
Dpp= amnioserosa regulatie
Nodal= links-rechts symmetrie
JAK/STAT pathway= unpaired -> drosophila oogenesis
Hedgehog signalering= sonic -> patched (receptor hedgehog) en smoothened (geinactiveerd
door patched zonder ligand) -> kinases PKA, CKS, GSK3 -> transcriptiefactor Ci (drosophila) of
Gli (vertebraten)
Shh belangrijk voor ontwikkeling ventrale midline brein en gezicht
Wnt/Bcat= Wnt -> LRP of frizzled -> TCF of POP-1
APC complex , Axin, CK1 en GSK3
b-cat is co-activator
regulatie stamcellen
Delta/notch= Delta/Notch(LIN-12, GLP-1)
Delta bindt aan notch waardoor intracellulair domein gekliefd worden en TF wordt
Nintra is coactivator
Steroid hormonen= oestrogeen, thyroid hormoon
Hormoon en receptor samen vormen transcriptiefactor
Celdifferentiatie modellen
Verloop van genexpressie, met overlap
Cel ondergaat paar tussenstappen; genexpressie verandert
Hb gen
Embryo andere hemoglobuline eiwitten dan volwassenen; verschillende soorte Hb genen tot
expressie
LCR (voor alle genen) bepaalt regulatie tijdens ontwikkeling
Aan/afwezigheid transcriptiefactoren zorgen voor LCR andere genen aan of uit zet
Asymmetrische celdeling
Populatie asymmetrische celdeling= 1 stamcel deelt in twee stamcellen
Stamcellen zijn slow dividing cells
BMP inhibeert stamcel
Wnt stimuleert stamceldeling
Reversibiliteit en stabiliteit differentieerde cellen
Rode bloedcellen (kern verloren), B- en Tcellen hebben DNA verloren, gameten (haploide)
ES cel= multipotent stamcellen, en stamcel niche nodig
Pluripotent= celtype alle drie kiemlagen, maar niet EES
Pluripotente staat houden 4 factoren nodig= nanog, Oct4, Sox2 en Klf4 -> stoppen
differentiatie
Humane kan ook naast muizen; wel andere stoffen nodig voor onderhoud
Celplasticiteit = van differentieerde cel naar pluripotente cel
Transdeterminatie= aantal cellen moeten bepaald weefsel worden maar worden ander
weefsel; homeotic transformatie
Transdifferentiatie= 1 celtype wordt ander celtype
Vragenuur practicum
Hoeveel somieten= 48uurs kip had 15 somietstadium
Neurale ectoderm hoog cilindrisch worden-> adhesiemoleculen 2-ecam en ncam waardoor
ze gaan samentrekken
Chorda functiess= skeletfunctie in vroege chordaten (buis die vocht opzuigt waardoor het
primitief skelet is), signaalfunctie Shh -> ventralisatie somieten (sclerotoom), ventrale zijde
neurale buis (inductie ventrale floorplate)
Chorda restanten in kraakbeenschijf tussen wervels; gevuld nucleus pulposus -> kwaliteit van
matrix hoog houden
Somieten= sclerotoom, dermamyotoom
Intermediare mesoderm= mesonefros -> differentieert naar voorloper nieren, buis van Wolf,
buis Muller
Geslachtscellen komen vanuit posterior gedeelte endoderm en migreren naar buiten
embryo en komen via opening einddarm binnen migreren
Lateraal plaat mesoderm= somatisch en splachnisch (ventraal) -> bovenste gedeelte
somatopleuron en splanchopleuron
Coeloom tussen lateraal plaat mesoderm
Somatisch blad wordt distale gedeelte van alle holten, en splanchisch dichte bij wand
coeloomholte
Neurale buis sluit -> neurale lijstcellen ontstaan (mesenchymaal migreren richting
mesoderm)
Voordarm tussen notochord en hartbuizen
Endocardium= binnenbekleding hart
Myocardium= hartspierweefsel , hartkleppen
Deel somatisch lateraal plaat mesoderm vormt pericard ; omringht splanchisch lateraal plaat
mesoderm, dus deel splanchisch en deel somatisch
Achter hersenen wat deel darm aanwezig, en ook nog
Opplooing= somatopleuron boven chorion vormen
Afplooiing= aan ventrale kant om amnion te vormen aan splanschish
8= extra embryonaal coeloom
Hoorcollege organogenesis
Kipledemaat
Derde dag twee uitstulpingen= toekomstige vleugels en achterpoten -> AER
Drie vingers, tien dagen ontwikkeling kraakbeen vervangen door bot en veren ontstaan
Stylopod-zeugopod-autopod
Mesenchymale cellen van laterplaat mesoderm
Richel uitstulping = apicale ectodermale riche
Toekomstige botten eerst kraakbeen dan bot
Omringt door ectoderm
P-D as= AER belangrijk
Limbbud groeit vindt plaats achter AER-> ook grens tussen dorsaal en ventraal
Cellen achter AER differentieren ook- gaat van proximaal naar distaal
Mesenchymale cellen condenseren en vervangen door bot
Initiatie van ledemaat bud formatie=
Hox gene komen tot expressie in verschillende delen van anterior tot posterior
 combinatie hox genen voor expressie van Tbx5 (anterior) en Tbx4(posterior) tot
expressie
 holt-oram syndroom= mutatie in Tbx5
 mutatie Ptx1 reguleert TBx4 expressie
FGF productie – AER behouden , en zorgen voor proliferatie achter AER, en controleren
rol Shh expressie
AER heel belangrijk
- uitgroei
- AER verwijderen verminderde celdeling en celdood
FGF-4 vervanging zorgt voor bijna normale uitgroei van ledemaat ipv FGF-8
Alleen maar FGF dan overal celdeling krijg je meer stompje ; niet proximale-distale
uitgroei
Groepje cellen duwt ledemaatknop naar distaal
Later meeste cellen groeien naar distaal uit
In centrale regio van proximaal naar distaal= FGF (celdeling) en Wnt pathway
Wnt belangrijk voor richting van celmigratie
- Niet gewone wnt pathway
Wnt/planar cel pathway= polariteit in cel
Leidt tot cytoskelet en Wnt5a is chemoattractant = cellen richitng hoogste
concentratie Wnt5a
Wnt5a hoogste tot expresie bij limb bud
Wnt5a tot expressie overal waar uitgroei nodig is
Twee modellen cel faith
- Twee verschillende signaalregios = daardoor positie weten door hoeveel molecuul
gekregen
- Tijd doorgebracht in zone of proliferation kan die onthouden- hoelang FGS
concentratie gehad -> eerder verlaten dan andere structuren vormen
- Andere theorie= meten hoeveel signalen van twee verschillende moleculem krijgt
-
FGF inhibeert bepaalde signaalfaith; ander signaal proximale kant
Twee modellen= progress zone of two signal model
A-P as
Polarizing regio heel belangrijk ; posterior kant
Klein stukje geven van PR dan ook duplicatie effect
= morfogen
ZPA zorgt voor anterior-posterior as
Morfogen is Shh; tot expressie posterior
Graded protein distribution
FGF ook belangrijk voor P-D as maar ook A-P as
Shh zorgt voor Ci transcriptiefactor expressie
Cel bepaalde ratio activerende en respresserende GLI = mate van Shh regulering, gen
expressie
Hoogte van Shh bepaalt of er vinger 2,3,4 ontstaat
Anterior cellen horen geen Shh tot expressie te brengen; regulatoir gebied mutatie Shh ->
ZRS
Mutaties in ZRS zorgen voor polydactylie
Deletie in ZRS zorgt voor verlies ledematen
Kobra ZRS vervangen door muis ZRS= geen ledematen
Cilia ook Shh signalering= smoothed naar membraan en cilia in -> bovein remt afbraak Gli ->
kern toe -> Shh target genen aan
D-V ectoderm
Ectoderm huid bepaalt D-V as
Engrailed komt ventraal tot expressie -> zorgt voor compartiment houden (ventraal)
Wnt7a komt dorsaal tot expressie; zorgt ervoor dat cellen niet ventraal worden
Wnt-7a induceert Lmx1b is TF in dorsal mesenchym
Wnt7a mutatie= ook leiden tot mutaties die leiden tot A-P fenotype
Integratie= BMP -> induceert Gremlin in mesoderm = antagonist BMP -> BMP inhibieert FGF
(in AER) -> zorgt voor Shh in ZPA -> Shh weer gremlin
Hox genen expressed in lateral plaat mesoderm -> komen ook weer van anterior tot
posterior tot expressie = bepalen A-P polariteit
Hox genen bepaalt door telomeric enhancers -> zetten Hoxd8 tot en met 13 aan -> switch
dan andere cellen die Hox tot expressie brengen
Hox gen deleties dan A-P defect
Cellen zelf ook organiserende activiteit= los gemaakte cellen in ectodermwand -> geen
polarizerende signalen meer -> toch patroon vorming = pre-patroon
Spieren differentieren naar ander soort spieren- dorsale en ventrale patroon
Gereguleerd door bindweefsel
ZPA naar andere kant dan ook spieren spiegel-effect= dus zelfde regulatie
Apoptose
Geen celdood wanneer mesoderm van eend aanwezig is
Tandontwikkeling
Epithelium invaginatie -> rond mesenchym laag vormen -> mesenchym dental pilla -> ribbels
gevormd -> ???
Positie van tanden ook bepaald door homeobox genen
Kip 3 voorcollege
Vitellin arterie= naar dooier
Vitelin vene terug
Embryo omlijnd door ectoderm
Allontois= ballon die steeds groter wordt; maakt al contact met binnenkant schaal – met
chorion
Allontois is uitzakking van endoderm -> rondom mesoderm
Plaats van contact – chorio-allantois (longfunctie) = stroomt bloed door allantois en komt
contact met chorion waar zuurstof en co2 uitgewisseld kan worden
Allontois = stikstof houdende urinezuurzouten opgeslagen (stikstof komt vrij bij afval)
Drie bloedcirculaties
- Intra mebryonale
- Dooierzak omloop
- Naar allantois= umbilicale
Wat gebeurt met allontois= die blijft achter na hatching in ei schaal
6 aortabogen bij aanleg – 3 blijven over
Spijsverteringskanaal vorming
Foregut, midgut, hindgut
Foregut – oropharyngeale membraan
Midgut- connected to yolk sac
Hindgut – cloacal membrane
Spijsverteringskanaal krijgt uitstulping wat longen vormt
Eerste stukje mond = is van ectodermale oorsprong  stomodeum
Andere kant ook proctodeum
Oerdarm moet ook buis vormen ; ander proces dan invaginatie proces
 Tijd en ander proces
Formatie larynx, trachea en longen
Laryngo-tracheale groeve ontstaat
Formatie amnion, chorin en allantois
Amnionmembraan en chorionmembraan gevormd door opplooiing
Vorming allantois is een uitzakking
Amnion voortzetting ectoderm samen met somatisch lateraal plaat mesoderm
Allantois helemaal rondom embryo, allantois om chorion
Hoorcollege 9
Drosophilla: Oskar reguleert pole plasma -> kiemcellen
Localisatie signaal= bepaalde manier eiwit verankert in embryo
Oskar induceert poolcellen
C. Elegans: p-granules posterior,
PIE-1 belangrijk= knock out dan worm veel pharynx en darmmateriaal aan maakt ->
anteriore delen in overvloed; PIE-1 belangrijk posterior
Zoogdieren (muis): ventraal naar buiten gericht, dorsaal naar binnen
Gastrulatie in cilindirvorm -> bij start gastrulatie grens embryonaal en extra-embryonaal op
grens ontwikkelen kiemcellen
Later migreren richting anterior
Migreren posteior zijde via hindgut in embryo= worden vroeg gemsskt maar komen later pas
embryo in – chemo-atractant om embryo te gaan (steel en kit in muis)
Kiemcellen vanuit hindgut naar genitale groeve- later geslachtsorganen
Selectie voor gezonde kiemcellen omdat ze anders migratie niet kunnen maken
Moleculair= tegengehouden voor differentiatie
Blokkade in transcriptie voorkomt differentiatie= voorkomen fosforylaysatie die
verbonden zijn aan RNA polymerase 2
PTEFb= cycline en kinase kan aminozuren serine fosforyleren
C. Elegans= PIE-2 zorgt voor weghalen complex
Oocyt zijn gigantische cellen= yolk (voedingsstoffen) erin daarom groot
- Genen dupliceren= meer mRNA en meer eiwit die je kan maken van dezelfde DNA
- Selectieve gen duplicatie= specifieke genen belang voor nutrienten aanmaak selectief
gedupliceerd -> meer productie
- Activiteit andere cel= yolk producing cells- follikelcellen nurse cellen
Meiose
Ongedifferentieerde diploide kiemcel -> repliceren waardoor chromatide gevormd worden > in geval van mitose deling maar meiose dan homologe chromosomen liggen naast elkaar
en paartjes vormen -> crossing-over (alle armen wisselen uit) -> eerste metafase -> uit elkaar
getrokken -> tweede metafase -> deling -> haploide cellen
Crossing over= 1 keer bij c. elegans en mens 5 keer op verschillende loci van chromoosoom
Geen meiotische deling als er geen crossing over kan plaats vinden
Oogenesis
Primordiale kiemcellen migreren embryo in -> gonaden terecht in ovarium -> nestelen in en
mitotisch delen (oogonia) -> liggen vast want worden gestopt in meiotische divisie 1
Sexueel volwassen worden -> verdere differentiatie van oogonia -> primaire oocyt ->
corticale granules met membraan omheen -> ovulatie daarvoor eerste meiotische deling ->
twee cellen plus poollichaampje -> tijdens bevruchting cel vebrucht en voltooiing meiose 2
vind plaats dus tweede poollichaampje afgescheiden
Tweede poollichaampje = haploid
Eerste = diploid
Spermatogenese
Testis stoppen in G1 fase (verschil) -> na geboorte over in G2 fase -> spermatogonia
ontwikkelen tot stamcellen (dubbel naar diploid) -> stamcellen blijven delen en nieuwe
spermatocyten geven (geen vast aantal)
Spermatocyten zijn diploid en verdubbelen genoom weer (twee keer twee kopie)->
meootische deling 1 dan 2 -> haploide cellen -> spermacellen
Seks afhankelijke epigenetische modificatie
Gynogenetisch genoom= twee maternale genomen-> kleine placenta en kleiner embryo
Androgenetisch genoom= gigantische placenta en verkeerd grote groei embryo
Imprinting IGF2 = mannen IGF gen epigenetisch aan en H19 uit
Vrouwen Igf2 uit en H19 aan
Igf2 is groeifactor dus vader wil veel groei dus daarom bij vader aan
IGF receptor als ligand maternaal gemethyleerd
Deel maternale en paternale imprinting blijft behouden, deels verwijderd
Sperma cel
Centriolen belangrijk -> neemt spermacel met zich mee
Acrosoom kop en veel mitochondria
Spermacel moet door hyaluroon zuurlaag en sommatische follikel cel laag -> zona pellucida
met allemaal glycoproteins= doet die met acrosomale reactie
Acrosomale reactie
- Door kubuscellen -> acrosoom bevat hyaluronidase en laat los -> breken waardoor
gebonden watergroepen wegvallen -> spermacel verankeringseiwitten zijn soort
specifiek (SED en ZP3) en enzymen los die suikergroepen afbreken -> fusie
plasmamembraan sperma en eicel -> kern naar binnen
Polyspermy voorkoming= zee egel en zoogdieren verschillen
Vogels: vernietigen extra sperma materiaal
Zee-egel: snelle en langzamere block= depolerisatie (Na, niet calcium) ; corticale granules
vormen vitelline membraan (calcium rol)
Corticale granules onder vitelline membraan -> sperma cel komt aan -> calcium vrij ->
corticale granules naar periferie plasma membraan -> hyaloronzuur komt vrij en maakt
hyaline laag en houdt water vast -> hyaline laag
Snelle blokkade zoogdier= izuma plasmamembraan sperma en juno op eicel -> binding
vorming adhesiecomplex -> juno los gelaten van bevruchte ei cel -> sperma niet meer
kunnen binden aan eicel
Calcium golf= MPF complex -> houdt oocyt in metaphase 2 -> calcium via cycline degradatie
complex -> meiose voltooid en bevruchting
Determinatie sexueel fenotype
Twee geslachten= embryo in begin aseksueel maar wel gedetermineerd tot ander geslacht
Zoogdieren= niet cel autonome bepaling, -> omgeving bepaalt
Kiemcellen ongedifferentieerde gonaden -> SRY gen actief in mannen -> testis ontwikkelen > hormonale omgeving (testosteron) testis zorgt voor spermacel ontwikkeling
Geen SRY dan ovaria -> hormonen dan oocyt
Bij drosophilla is genoom bepalend in elke cel
Zoogdieren
Y en X chromosoom= bepaald door 1 gen SRY gen
Inductie gonaden tot ontwikkeling testis
Inductie leydig cellen -> testosteron aanmaak -> signaalmolecuul dat rest van lichaam
mannelijk maakt; supressor vrouwelijke ontwikkeling
Vele chromosoom uitwisseling bij periferie
Uitwisseling SRY gebeurt vaak niet, dus blijven op Y chromosoom
Soms SRY wel uitgewisseld van X -> dus X chromosoom doorgeven met SRY gen
Scale aan syndromen meerdere geslachtschromosomen dan normaal
XXY = onvruchtbaar -> mannelijk, extra x wel meer vrouwelijke eigenschappen
XXXY= ook mannelijk
Turner syndroom= foutieve celdeling waardoor enkel x-chromosoom en geen tweede
geslachtschromosoom, ook onvruchtbaar
SRY gen = TF -> induceert testis formatie
Door activatie SOX9 (TF) -> kan zichzelf stimuleren en kan interacteren met fgf9 en wnt4 in
loop
Geen SRY geen testis krijg je vrouwelijke route -> wolffian duct regressie
Anders muller duct regressie
SRY dmv van sox9 Sertoli cellen ontwikkeling , uiteindelijk ook inductie differentiatie van
leydig cellen wat tot testosteron leidt
Drosophilla:
Geen XY systeem, bepaalt door genotype , cel autonoom
Hangt af van aantal X-chromosomen
Ratio aantal X ten opzichte van autosome bepaalt geslachts
Y-chromosoom bepaalt niks, gaat om genen op x-chromosoom
XXY is vrouwelijk, XO is man
Expressie Sxl alleen geactiveerd in XX situate
Twee x chromosomen samen in staat om dubbel splicing te zorgen= Sxl via gen transformer > splicing van dsx naar vrouwelijk
Geen splicing van dubbelsex dan mannelijk
Gen niveau= Sl transcriptie vroeg -> vrouwelijke cellen verschillende tF gemaakt -> sommige
homo andere heterodimeren -> gene op X chromosoom Sxl tot expressie -> Sxl eiwit
Komt door splicing
Mannetjes= alleen maar heterodimeer transcriptiefacotren dus kunnen niet binden aan sxl > vroege expressie geen Sxl
Sxl promotor early en later= vroeg transcriptie Sxl eiwit in vrouwtjess, later andere Sxl komt
er splicing
Mannetjes missen early promotor activatie -> geen productieve splicing
Sxl niet alleen TF maar ook splicingfactor= eexon met stopcodon eruit
C. elegans
Hermafrodieten en mannetjes
Cascade is binaire switch aan of uit
Hermafrodiet= ovarium met oocyten en spermacellen -> larvale stadia aan de distale tip een
Notch signaal -> vorming gameten
Type notch verandert over tijd= eerste signalering is sperma aanmaak en opgeslagen in
spermatheca
Later andere Notch signaal dan eicellen afgegeven
Verschillende hoeveelheid X chromosoom
- Vrouwelijke mensen inactiveren 1 x chromosoom
- Drosophilla mannelijk X chromosoom transcriptie omhoog
- C. elegans verlaging transcriptie X chromosoom
Zoogdieren= barr lichaampjes (geslachtschromatine)
Randome X-chromosomen aan of uit
Kip practicum oog
Ter hoogte van diencephalon, uitzakking contact maken met ectoderm -> daar lens placode
geinduceerd
Blaasje uitzakking is optic vesicle; lense placode induceert neurale ectoderm tot optic cup
vormen
Eerst geinduceerd worden en dan iets induceren = reciproke inductie
Lensplacode vormt lens blaasje en oogbeker differenteert verder (neurale retina (staafjes,
kegeltjes), pigment retina)
Oog blaasje, oog beker
Lens placode, groeve, cup, blaas
Lens:
Blaasje eerst alleen kubische cellen-> aan 1 kant proximale kant ontstaan er primaire
lensvezel cellen -> cristaline eiwit aangemaakt (erg transparant) , de kernen zijn naar apicale
zijde gemigreerd
Kernen bevatten DNA dat licht absorbeert -> in loop vaan lens ontwikkeling verdwijnen
kernen
Equadoor = cellen concentrisch orienteren over lens heen -> secundaire lenscellen
Picnotische kern = afsterven kern
Pigment cells retina gevormd van neuroectoderm
Lens vesicle n lens capsule
Lens capsule= primary fiber cells ; vorm lens fibers
Vitreous body
Optic stalk
Right eye= amnion, chorion and splanchopleuron to be seen
Primary fibier cells net yet formed when nuclei present
Cornea= formed by ectoderm and later mesenchyme as well
Blind spot= no photoreceptors
Iris (pupil)= regulating light entering the eye
Pupillary membrane will disappear
Contact tussen optical vesicle en ectoderm= inductie tot lens placode -> lens placode
induceert neuroectoderm tot oogbeker
Anterior lens epithelium zijn kubisch, en primary lens vezels worden heel lang
Lens epitheelcellen blijven langer hun kern behouden
Epiphysis
Dorsal aorta= paired craniaal en caudal, niet in midden
Boven lungbud wordt het de pharynx genoemd, eronder de oesofagus
Infundibulum= thickening in the floor of diencephalon-> neurohypophysis
Rathkes pouch= adenohypophysis
Tussen amnion en yolk ligt de splanchnopleuron
4 visceral arches
Endocardium= inner most layer of tissue
Myocardium = outer most layer
Chick lies with its left side on the yolk
In spanchnocoel vitelline venes are seen
Intra – embryonic coelom the lung budes will protrude
Lung buds connected dorsally and ventrally with other tissue via mesentery
Zijkanten van sinus venosus verdikkingen wordt lever
Hoofdstuk 14
Ontwikkeling en evolutie onderscheid maken
Ontogenie= ontwikkelingsgeschiedenis van een organisme -> hoe 1 individueel organisme
opgroeit
Phylogenie= in evolutionaire geschiedenis van soort of groep soorten, kijken vaak naar
verwantschap tussen soorten
Phylotypische stadia= gebruuiken vergelijkbare mechanismen ; moment lijken alle embryos
op elkaar
Spatiotemporele expressie genen zorgt voor verschillen
- Variatie in extracellulaire signalen
- Verschillen tijd en plaatst
- Gen expressie verandert
Zelfde signalen zorgen voor verschillende output door tijd en plaats verschillen; vaak
door mutaties of andere eiwitten die andere signalen of sturing geven
Evolutie gen
Junk DNA geinserteerd waardoor die afunctioneel werd -> ergens in evolutie retrovirus
maakt insertie -> gen weer actief maken -> coderend gedeelte gen komt variatiet
Bestaande genen modificiren en variaties maakt is makkelijker
Hox genen -> hox gen clusters, segmentatie, ontstaan multicellulaire organismen, neural
crest cellen
 Botontwikkeling en ledematen vanuit finnen; transitie water naar land
 Zoogdieren
Bilateria= bilateraal symmetrisch
 Urbilateria = voorouder ; geen botten dus moeilijk fosforylesiren
Evolutie multicellulariteit
Basis ontwikkelingsprocessen al aanwezig in unicellulair
Waarom?
- Cohesie moleculen muteren dat unicellulaire individuen niet meer afgescheiden
konden worden
- Supporting functie; beter voedsel kunnen bemachtigen
o Supportcellen;
- Protectie; moeilijker opeten
- Specialisatie cellen
Evolutie gastrulatie
Invaginatie tot stand waarmee makkelijker was om voedsel op te nmene -> inham meer die
uiteindelijk ingesloten is
Gemeenschappelijke eigenschappen
Vertebraten = notochord, somieten, spieren, dorsal neural tube, germ cells
Fenotypisch stadia hetzelfde- homologe signaalroutes, hox genen, groep transcriptiefactoren
tot expressie
Basis patroon in ontwikkeling waar variaties op kan maken->
Kaakloze vertebraten naar kaak vertebraten= kieuwbogen ontwikkelen niet to kieuwen maar
tot kaken
Spiraculum- gat in schedel van vissen bij jawed vertebraten uit de eersye kieuwspleet
Alle onderdelen gelaat door kieuwbogen
Gehoorbeentjes
Tot stand komen bij vissen en toen bij vroege reptielen
Quadratum en atricolare = voornamelijk scharnier voor onder en bovenkaak en lichte trilling
voelende functie
Ontwikkelde zich in incus en malleus bij zoogdieren
Verandering fenotype leidt tot niuewe functie
Homologie= gelijke morfologische of moleculaire strucuturen tussen verschillende soorten
die vergelijkbaar zijn van voorouder
Hox genen
- 180 basis bare homeobox domein -> helix turn helix DNA binding motif= 6bp -> hox
genen kunnen op heel veel andere genen binden
- Georganiseerd in clusters= komen terug tussen verschillende soorten
- Tot expressie anterior – posterior; liggen co-lineair in genoom van 3’ tot 5’
- Hox genen delegeren andere genen wat ze moeten doen= voeren niet zelf het werk
uit
- Variaties inbouwen= spatio-temporele variatie
- Posteior hox genen dominant over anterior- enhanvcer activiteit
Hox genen evolutie
Locus en gen duplicatie belangrijk aspect
Hox genen -> dupliceert en overgeven aan nakomeling -> verandering in coderende regio of
controle regio
Duplicatie van belang daarom pas veranderen: verlies van functie -> duplicatie balngrijke gen
op twee plekken in lichaam afgeschreven en daarna pas veranderingen
Verschillende hox genen homologen zijn van elkaar; duplicaties met variaties waardoor hox
genen op elkaar lijken
Pseudogen= loss of function gen, afunctioneel -> mutaties, gen zit er nog wel -> activatie
bepaalt door enhancers, komen terug om expressie te regulen -> als basenparen weg gaan
werken enhancers niet op overgebleven hoxgenen
Eerst gen duplicatie; paraloog of ortholoog en daarna clusterduplicatie
Ubx belangrijk voor borstelharen formatie op pootjes -> Ubx neemt af expressie dan
veranderen pootjes van effectorgenen
Beide vertebraten kip en slang; voorouders ledematen -> slang verloren door ander type hox
genen expressie
Slangen deletie in ZRS element -> enhancer element
Insecten en vertebraten gemeenschappelijk voorouder -> inversie D-V as
Signalen D-V as = homoloog tussen soorten maar positie is gewisseld
Fin naar limb
Allebei Shh via ZPA en HoxA en HoxD expressie
Enhancers van Gar met vis en muis zit niet heel veel verschil in
 Veel meer geconserveerd
Meer gelijkheid dan muis en zebravis
Evolutionaire veranderingen
Heterochronisch= verschillen in tijd van bepaalde ontwikkelingsprocessen
Allometrie= verschillende onderdelen tussen verschillende soorten een andere grootte
aanhouden
Verhoudingen verschillen
Heterochronie= verschillende timing tot expressie
Specifieke voorbeelden allometrie en neotenie
Neotenie= levensfase en seksueel volwassen raken
Allebei verschillen in timing van ontwiekkelen
Neotenie= behoud van jeugdige eigenschappen in latere fase vanlleven
Fenotype axolotle is neotonisch -> lijkt larvaal, verwacht je bij salamdertype die nog
llarvaal is
Hoorcollege teratologie
Congenitale afwijkingen= aangeboren afwijkingen
Teratologie= externe factoren verantwoordelijk voor afwijkingen
Teratogenen= factoren zelf
31 procent succesvolle geboorten
Congenitale afwijkingen zie je vaak niet
Vijf procent resulteert in aangeboren afwijkingen
Congenitale malformaties=
- Interne factoren
Down syndroom
- Vruchtwaterpunctie; in situ hybdrizatie op DNA niveau
- Biiopt placenta; moeder en zowel kind maken placenta
Kans op abortus vergroten
- NIPT= bloed uit zwangere vrouw; embryonale cellen kijken -> DNA niveau indicatie
voor afwijking
Cellen van placenta afgebroken en opgenomen door bloed van moeder
Waardenburg syndroom type 2= defect in MITF gen]
Externe factoren
- Teratogenen
Teratogenen: Retinol zuur
- Ontstaat bij vitamine A eten
- Zwanger probleem
- Retinol zuur- hydrofoob dus kan door plasmamembraan heen diffunderen ->
retinolzuur bindt aan receptor kan functioneren als transcriptiefactor;
- Bij xenopus afhankelijk van concentratie verdwijnt kop en wordt staart korter etc
- Zorgt voor shift tussen HOx expressie patroon ->
o Identificatie anterior deel verschijft naar posterior
o Posteriore deel indentiteti verschijft meer anterior identiteit
- Foliumzuur kan RA effecten voorkomen
vit D of te weinig= te vroeg geboorten of autisme
extra vetzuren in voeding baby juist goed, later in leven niet goed
FAS
Ethanol zorgt voor superoxide radicalen
Alcohol komt bij hersenen en laat cellen dood gaan
DES shift identiteit ovarium; oviduct eigenschappen van baarmoeder
En baarmoeder cervixmond
 Dochters vrouwen bleken onvruchtbaar te zijn
Thalidomide
Practicum hamster
Inner cell mass kant maakt altijd contact met endometrium
Trofoblast cellen – bij contact onderscheid tussen cellen (cytotrofoblast) en
syncytiotrofoblast (meer kernen)
Knaagdieren ontwikkelen in u vorm
Bloedcirculatie
Alle arteria
Bloedlacunae stroomt bloed van moeder -> in vingervormige uitstulpingen vindt
gasuitwisseling plaatst
Bloed van moeder staat niet in directe verbinding met embryo- bloedplacenta barriere;
Hamster:
Buikzijde buitenkant,
Uiteindelijk draaiing waardoor navelstreng in binnenkant zit
Begint aan voetenkant
Primitief streep binnenkant cilinder van posterior naar anterior
Trofectoderm= mural (cytotrophoblast) en polair (syncytiotrofoblast)
ICM= primitief endoderm ook EE structuur;
Ectoderm vormt drie kiembladen en ook EE mesoderm
Allantois vormt later navelstreng
Cilinder vorm= epiblast binnenkant, hypoblast buitenkant
Voor implantatie moet blastocyst hatchen van zona pellucida
Inner cavity= proamniotic cavity
Outer cavity= yolk sac
Ectoplacentale cone-> extra-emrbyonic ectoderm -> ectoderm/epiblast
Enoderm= parietal endoderm and visceral endoderm
Visceral primitive endoderm= squamous or cubical epithelium or higher then cyldincrical
De squamous/cubical epithelium primitive endoderm wordt vervangen door defeinitive
endoderm
Ectoplacental cone en extra-embryonic mesoderm (allantois) will form the placenta
Yolk sac= location where primitive germ cells are formed and the first blood cells
In rodents allantois is purely mesodermal structure, in chicken it contains endodermal inner
layer and mesodermal outer layer
Ectoplacental cavity surrounded by ectoderm
Extra-embryonic coelom by mesoderm
Yolk sac cavity by endoderm
Geel = epiblast -> will form part of the brain
Neurectoderm (brain) and neural tube
Umbilical cord will be positioned where the allantois joins with the embryonic mesoderm
Pharyngeal arches visible in foregut
Oviduct dicht bij ovarium vindt bevruchting plaatst
Twee cellen blastocyst stadia= trofectoderm en inner cell mass
Blastocyst stadium vindt implantatie plaatst ; inner cell mass richting uterus wand
Mesendodermal
Visceral primitive endoderm wordt vervangen door definitef endoderm
Embryo zelf uit epiblast, en placenta uit ee mesoderm, ee ectoderm, ectoplacentale conus
en syncytiotrofoblast
Waarom dooierzak zonder dooiermateriaal; verbinding naar darm ook
Twee functies; ee mesoderm uit dooierzak ook plek waar bloedstamcellen heen gaan en plek
waar primordial germcells naar toe zullen migreren voordat ze via darm weer terug migreren
Placenta = ee enoderm, ectoplacentale conus, allantois, chorion en syncytiotrofoblast
Navelstreng= allantois
Hart ligt nog buitenkant embryo zonder ectoderm om heen
Platte visceral primitieve endoderm ligt bij epiblast
Neurale groeve sluit dorsale zijde
Signaalmolecuul verantwoordelijk voor proximale-distale uitgroei= FGF
Molecuul belangrijk voor directed cell movements in de limb bud is Wnt
ZPA gelokaliseerd posterior part van limb bud; Shh (anterior-posterior formatie)
Shh= ligand, en morfogen
Dorsaal-ventraal door Wnt7a (dorsaal) inhibeert ventrale cellfaith, ventraal engrailed
Wat controleert dorso-ventrale as is ectoderm
2 X chromosomen in staatt om groter gehalte dimeren te maken voor TF om vroeg Sxl aan te
zetten -> vroeger en meer aanwezig bij vrouwtje
Mannetjes aan staat voor heterodimeren
Hormonale balans die voorkomt uitSRY testis inductie bepaalt mannelijk fenotype