gastrulazioneLa blastula deve ridistribuire le cellule/aree in modo tale da portare verso l’interno

quelle (cellule/aree) che daranno origine alle strutture endodermiche, verso

l’esterno quelle che origineranno il rivestimento dell’organismo e interporre a

questi due “blocchi“ le cellule/aree con destino mesodermico.

Løvtrup (1975), Landstrom & Løvtrup (1979), Keller (1975, 1976)

anfibi

localizzazione RNA materni

1. l’mRNA deve essere trasportato al polo vegetativo.

2. l’mRNA deve essere ancorato al polo vegetativo.

localizzazione RNA materni

Vg1LE (Vg1 localization element), una sequenza di circa 350 nucleotidi localizzata nella

regione 3´UTR (untranslated region) dell’mRNA di Vg1 mRNA, necessaria affinchè il

messaggero localizzi al polo vegetativo dell’uovo. Vg1LE è una sequenza zipcode

(C.A.P.). Vg1LE viene complessata da almeno 6 proteine, 2 sole delle quali note,

Vg1RBP/Vera e VgRBP60. Omologhi di Vera funzionano come localizzatori di mRNA

anche in altri sistemi (es. pollo).

Piccoli RNA non tradotti (Xlsirt) sono essenziali per l’associazione dell’mRNA Vg1 con

la cell cortex del polo vegetativo, ma non per il trasporto. Essi contengono stretch

complementari al mRNA per Vg1 e ne mediano l’associazione con la corticale.

localizzazione RNA materni Vg1RBP/Vera A

V

Vg1RBP/Vera colocalizza con il mRNA di Vg1 ed è necessario per la sua corretta localizzazione al polo vegetativo dell’uovo

polarità dell’uovoLa prova sperimentale dell’imposizione di una polarità all’uovo di Xenopus da parte

di determinanti citoplasmatici viene dall’ablazione dei mRNA codificanti per tali

determinanti, VegT (Zhang et al, 1998) e Vg1 (Joseph & Melton, 1998).

La mancanza di VegT e Vg1 altera la distribuzione delle cellule nei tre foglietti

embrionali.

gastrulazione

- Le cellule acquisiscono la capacità di muoversi dopo la 12° divisione,

allo stadio di Mid-Blastula Transition (MBT), Transizione della

Blastula Intermedia.

- in MBT vengono attivati i geni dell’embrione in funzione del rapporto

cromatina/citoplasma. L’alterazione sperimentale di tale rapporto può

indurre l’attivazione dei geni dell’embrione in momenti differenti dal

previsto.

- MBT è caratterizzata dalla demetilazione dei promotori dei geni che

vanno ad attivarsi, che vengono così resi disponibili per l’interazione

con fattori trascrizionali.

gastrulazione

con la formazione del blastoporo, una sorta di fessura, determinata da un

fenomeno di invaginazioneinvaginazione delle cellule della zona marginale, tra l’emisfero

animale e quello vegetativo

gastrulazione

L’invaginazione del blastoporo comincia con la modificazione strutturale di alcune

cellule endodermiche nella regione della zona marginale (confine tra l’emisfero

animale e quello vegetativo). Tali cellule, dette cellule a fiasco, spostano il corpo

cellulare verso l’interno e mantengono una residua superficie di contatto con

l’esterno.

gastrulazione

Le variazioni di forma sono prodotte dal citoscheletro, costituito da tre polimeri proteici principali: i microfilamenti (actina), i microtubuli (tubulina), ed i filamenti intermedi. I filamenti di actina, posti nella corticale, sono i principali responsabili del cambiamento di forma delle cellule.

Xenopus laevis (15.0 hours elapsed, 48 minutes/second). Il filmato mostra gastrulazione e successiva neurulazione viste dal polo vegetativo. Le cellule a fiasco, che ‘marcano’ l’inizio dei movimenti d’invaginazione, sono già visibili grazie all’accumulo di pigmento.

Credit: David Shook

gastrulazione

(da Holtfreter, 1944)

ESPERIMENTI DI RICOMBINAZIONE

Regione del blastoporo prospettico di salamandra impiantate nell’endoderma prospettico interno formano cellule a fiasco

Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

© 2005

64 cellule

gastrulazione

Embolia delle cellule della zona marginale Epibolia delle cellule animali

(involution)

gastrulazione - embolia

archenteron

Zona

Mar

gina

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(IMZ,

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lutin

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one)

Rotazione vegetativa delle cellule della zona marginale sottostanti la superficie

La FIBRONECTINA (AB-antifibronectina in giallo) e’ una glicoproteina dimerica responsabile del collegamento tra la matrice extracellulare e la superficie cellulare. Presenta un'alta affinità per le Integrine (integrina 51), una famiglia di proteine recettoriali intrinseche di membrana. Risulta implicata nella migrazione verso il PA delle cellule che attuano l’embolia che ‘seguono’ la trama di fibrille di fibronectina secreta dall’ectoderma presuntivo del tetto del blastocele.

Arg-Gly-Asp è lo stretch aminoacidico della fibronectina riconosciuto dalla Integrina. Iniezione di questo tripeptide allo stadio di blastula causa la mancata migrazione delle cellule mesodermiche, che rimangono all’esterno del mesoderma (C,D). Il tetto del blastocele, via fibronectina, coordina il rimodellamento del microfilamenti di actina delle cellule migranti.

gastrulazione

gastrulazione

Estensione convergente del mesoderma dorsale:

movimento di cellule che si inseriscono tra le cellule

adiacenti convergendo verso la linea mediana del

tessuto

notocorda

mesoderma parassiale

mesoderma cefalico

protocaderina parassiale

cordina

estensione convergente mediata dalla espressione differenziale delle proteine di adesione protocaderina parassiale (nel mesoderma parassiale che originerà i somiti) e protocaderina assiale (nella notocorda). L’estensione convergente è bloccata dal dominante negativo della protocaderina parassiale.

estensione convergente mediata dal rilascio di calcio da compartimenti intracellulari. Tale

evento regola la contrazione dei microfilamenti actinici e conseguente movimento

cellulare. Le cellule specificate a divenire cefaliche non partecipano all’estensione

convergente; tali cellule non subiscono l’effetto del calcio in quanto esprimono il fattore di

trascrizione Otx2 che, a sua volta, attiva la trascrizione della calponina che si lega

all’actina e alla miosina impedendo la contrazione dei microfilamenti actinici.

Xnot

gastrulazione - epibolia

Istone H3phosphorilato

blastula

gastrula

Dorsal axial mesoderm

Triturus taeniatus (Spemann)

asimmetria uovo anfibi

(no nervosono notocorda

no somiti)(Spemann)

cellule di gastrula a stadi precoci non sono commissionate (committed).(sviluppo regolativo o condizionato)

cellule di gastrula a stadi precoci sono commissionate (committed).(sviluppo autonomo o a mosaico)

Modificazioni drammatiche della potenzialità delle cellule in gastrulazione

Spemann e Mangold dimostrano che, di tutti i tessuti

della gastrula a stadi iniziali, solo il labbro dorsale

del blastoporo (derivato dalla semiluna grigia)

ha un destino predeterminato.

Il labbro dorsale di una gastrula iniziale di Triturus

taeniatus (pigmentazione scura, ) veniva impiantato

in una gastrula iniziale di Triturus cristatus (non

pigmentato, ) in corrispondenza della regione

destinata a divenire epidermide ventrale. Il tessuto del

donatore origina tutte le strutture mesodermiche che

si formano solitamente dal labbro dorsale del

blastoporo (Hans Spemann, Hinge Mangold, 1924).

Spemann (1938) definisce il labbro dorsale e i derivati

(notocorda, mesoderma precordale) come

ORGANIZZATORE.

L’organizzatore induce la formazione dei tessuti

mesodermici dorsali e del tubo neurale; tale fenomeno

di INDUZIONE è detto INDUZIONE PRIMARIA.