Desarrollo

Bert Rivera Marchand, PhDUniversidad Interamericana de Puerto Rico

Recinto de BayamónDepartamento de Ciencias Naturales y Matemáticas

Desarrollo Humano•Ovulación•Fecundación•Cigoto

•Polarizado

•Divisiones•8 células (totipotente)

•Mórula- 16 células•Blastocisto•Implantación

Divisiones

Desarrollo Humano

Blastocisto

• Dos tipos de célula: – Trofectodermo del macho (TE): se compactan– Masa Interna Celular de la hembra (ICM): se unen

de forma suelta • Se implanta:– Múltiples capas• Hipoblasto: extraembrionario• Epiblasto: forma el embrión• Trofoblasto: forma trofoectodermo que se une al útero

Centros de Señales

Gastrulación

• Gástrula– Invaginación – Capas de desarrollo

• Formadas por movimiento de células (Mesénquima (sueltas); Epitelio)• Ectodermo (No migran)• Mesodermo (señales compiten por ellas)• Endodermo

• Embrión queda polarizado (anterior-posterior)– Controlado por señales de proteínas

• Morfogenes son señales que controlan destino celular– Según la dosis (mucho, poco, nada)

• Ejemplos: Nodal (lado izquierdo); Sonic Hedgehog; FGF

Gastrulación

Inducción

• Diferenciación de algunas células– Polarización

• Inducción– Señales de una célula provocan el destino de otra– Mientras tanto las células monitorean el ambiente– Muchas células dependen de la concentración de

la señal

Señales de Inducción

Funciones generales de genes “machos y hembras”

• Genes machos: tejido extra-embrional• Genes hembras: forma embriones• Impresión genética: ciertos genes son

accesibles dependiendo de su origen– Ejemplo• Igf2 en cromosoma 11- macho• Igf2r codifica para el receptor de Igf2r

• Cromosoma X demás se inactiva

Segmentación

• En Drosophila– 13 nucleos• Gradientes moleculares por movimiento de estas• Se froman celulas destinadas a ser diferentes tejidos

– Discos imaginales

• Regulacion en dos dimensiones– Inicialmente por moleculas maternales

Drosophila

Drosophila

Desarrollo de Drosophila

Desarrollo de Drosophila

Control Transcripcional

• Comienza en el ovocito– mRNA maternal• Bicoide (Morfogen): se encuentra en la parte anterior

– Promueve transcripción de Hunchback: parte anterior

• El patrón anterior-posterior es reforzado por inhibidores de traducción– Ej. Proteínas Nanos excluye Hunchback de la

región posterior

Segmentación

• Genes gap activos durante segmentación del embrión (similar en vertebrados)– Controlado por una cascada de factores de Transcripción

• TF1→ TF2 → TF3: regulan espacio y tiempo

– Hunchback, Krüppel, Giant, Tailless• Regulados primero por factores maternales y luego entre ellos• Sus combinaciones forman diferentes tipos de células

– Se mantiene estable por el “pair gene rule”• Bajo control de proteínas “pair rule” y genes de

polaridad emerge patrón repetitivo de segmentos

Genes Gap y Segmentación

Pair Gene Rule

Segmentación en vertebrados

• Vértebras– Somitas: células del mesodermo en parejas• Además forman músculos, costillas y dermis

– Regulado por cuatro sistemas de señales• Fibroblast Growth Factor (FGF) del rabo• Acido retinoico de la cabeza• Wnt y Notch del mesodermo presomítico

Segmentación en Vertebrados

Genes Hox

• Controlan diferenciación de segmentos– Controlan identidad de células– Son similares a insectos porque contienen el

factor de transcripción con el motif Homeodomain– Si mutan causan Homeosis= parte del cuerpo mal

puesta• Se pueden autoregular o controlar por la

estructura de la cromatina

Conjuntos de Genes Hox

Evolución de Genes Hox

Extremidades

• Su desarrollo esta controlada por genes Hox– Indican donde formar la gema controlando la

expresión de Tbx y Pitx1• Estos controlan las señales para desarrollo

– Ej. FGF10: sin=no extremidad; demás= extremidades demás

• Dependen de varias señales– FGF, Sonic hedgehog (Shh) y Wnt– Shh regula en patrones de solapamiento

Extremidades

FGF10(Fibroblast Growth Factor 10)

FGF10

Plantas

• Partes repetitivas (≈ segmentos)– Controladas por factores de transcripción que

varían en el espacio y el tiempo• Ej. Flores: Círculos concéntricos– Gene whorl– Requiere tres clases de genes de identidad de

órganos florales (A, B, C)

“Segmentos” en Plantas