Il labbro dorsale di tritone induce strutture neurali nel tessuto ectodermico. gsc, espresso nel...

Il labbro dorsale di tritone induce strutture neurali nel tessuto ectodermico.

gsc, espresso nel centro di Nieuwkoop, attiva fattori solubili necessari alla

determinazione degli assi.

La prima delle molecole solubili secrete

dall’organizzatore (noggin) viene individuata da Smith e

Harland (1992). Anzitutto trattano embrioni di Xenopus

con Cloruro di Litio (LiCl) in modo da ottenere gastrule

dorsalizzate (il LiCl aumenta l’area del mesoderma

organizzatore nella zona marginale inibendo GSK3) allo

scopo di aumentare la frazione degli mRNA dei geni

dell’organizzatore rispetto al totale degli mRNA. Quindi

costruiscono una libreria plasmidica di cDNA, dalla

quale sintetizzano cRNA che vengono iniettati in

embrioni irradiati con UV (quindi, ventralizzati). I

messaggeri in grado di restituire agli embrioni

ventralizzati l’asse dorsale codificano per i fattori

d’interesse.

noggin

[mRNA noggin]

UV

noggin

noggin

Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, 2005

Noggin induce l’ectoderma

dorsale a divenire tessuto

neurale ed è in grado di

conferire destino dorsale a

cellule mesodermiche che

altrimenti andrebbero incontro

a destino ventrale.

Noggin lega BMP2 e BMP4,

impedendo loro di legarsi ai

recettori.

visione dorsale visione laterale

chordin + nodal-related 3

Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, 2005

Chordin è stato isolato da embrioni dorsalizzati (assente in embrioni ventralizzati) per la sua capacità

d’indurre assi secondari quando iniettato nei blastomeri ventrali. Si esprime nel labbro dorsale del

blastoporo e, successivamente, nella notocorda. Deplezione di Chordin mediante oligonucleotidi antisenso

morpholino causa assenza del Sistema Nervoso Centrale in Xenopus. Come Noggin, anche Chordin lega

BMP2 e BMP4 impedendo loro di interagire coi recettori.

Nodal-related 3 (Xnr-3) agisce in modo analogo a Noggin e Chordin.

pre-gastrulazione gastrulazione

follistatinaHemmati-Brivanlou e Melton generano un

dominante negativo per il recettore dell’activina

(allo scopo di bloccarne il pathway) che iniettano

nell’embrione di Xenopus. Risultato: tutto

l’ectoderma diventa tessuto neurale.

Modello della Neurulazione per Difetto:

l’organizzatore produce inibitori degli induttori

dell’epidermide. Quindi, la condizione di base

dell’ectoderma è neurale, mentre l’epidermide

deve venire indotta. Bloccando l’induttore

l’ectoderma evolve in neurale. La follistatina si

lega, bloccandola, all’activina (o a molecole simili).

La follistatina è espressa nel labbro dorsale del

blastoporo e nella notocorda.

noggin-chordin-foll. vs. BMP4

Noggin, cordina e follistatina sono tutte e tre espresse dall’organizzatore. Tali molecole sono in effetti in

grado di interagire con BMP4 (bone morphogenetic protein 4 – proteina morfogenetica dell’osso 4). A

seguito di tale interazione, l’effetto induttivo di BMP4 viene bloccato.

Effetto induttivo BMP4?

Iniezione di mRNA codificante BMP4 in uova di Xenopus determina il (1) differenziamento di tutto il

mesoderma embrionale verso un destino ventro-laterale. (2) Inoltre, non si attua embolia a livello del

blastoporo.

Blocco di BMP4 (espressione del recettore dominante negativo) determina (1) la formazione di un

secondo asse dorsale.

BMP4 induce l’ectoderma a formare epidermide.

noggin-chordin-foll. vs. BMP4Nelle blastule in stadio avanzato, BMP4 (potente fattore ventralizzante) è espresso in tutta la regione

ectodermica e mesodermica. In gastrulazione, l’organizzatore esprime il fattore di trascrizione iro1, che

reprime l’espressione di bmp4, che risulta quindi ora espresso solo nella zona marginale latero-ventrale.

Inoltre, la produzione di Noggin, cordina e follistatina da parte dell’organizzatore determina il blocco

funzionale di BMP4 secondo un “gradiente” degli inibitori (blocco totale in prossimità dell’organizzatore,

assenza di blocco nella regione ventrale).

[BMP4 attiva]

BMP4TESSUTO INDOTTO

Notocorda

Muscolatura dorsolaterale

Mesoderma ventro-laterale

Mesoderma ventrale, epidermide

GENI ATTIVATI

myf5

vent2

vent1, vox

L’organizzatore (i)induce il tubo neurale e (ii)ne specifica le varie regioni

regionalizzazione

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