Genetyczna determinacja rozwoju

Genetyczna kontrola rozwoju
Rozwój
embrionalny
1
Wyniki rozwoju embrionalnego
Regulacja rozwoju
Przód
Tył
Rozwój mozaikowy (nicienie,
pierścienice, mięczaki, stawonogi)
Przód ?
Tył ?
Rozwój regulacyjny (jeżowce, kręgowce)
2
Mutacje u D. melanogaster źródłem
wiedzy o genetycznej regulacji rozwoju
Rozwój D. melanogaster
JAJO (20 godz.)
POCZW. (4 dni)
LARWA (4 dni)
IMAGO
3
Rozwój D. melanogaster
Rozwój D.
melanogaster
4
Geny determinujące rozwój D.
melanogaster
• Geny polarności jaja – bicoid, nanos
• Geny segmentacji
– I kategoria (gap genes) - hunchback, Kruppel, knirps
• Determinują przedni, środkowy i tylny region zarodka
– II kategoria (geny parasegmentów) – fushi tarazu, evenskipped
• Determinują powstawanie segmentacji ciała larwy
– III kategoria (geny polarności segmentów) – engrailed,
wingless
• Determinują przedni i tylny koniec segmentu
• Geny homeotyczne – Antennapedia, Ultrabithorax
Gradienty morfogenów determinują
topografię zarodka
5
Mechanizm działania morfogenu
Mechanizm działania morfogenu
6
Morfogeny wpływają na różnicowanie komórek
Determinacja osi „przód-tył”
7
Determinacja
osi „przód-tył”
Determinacja osi „przód-tył”
8
Determinacja osi „przód-tył”
Determinacja osi grzbietowo-brzusznej
9
Ekspresja genów regulacyjnych w
zarodku D. melanogaster
Produkty genów
regulacyjnych w
zarodku D.
melanogaster
10
Produkty genów regulacyjnych w
zarodku D. melanogaster
Rozwój larwy
determinuje
rozwój imago
11
Rozwój larwy determinuje rozwój imago
Geny homeotyczne
12
Geny homeotyczne występują u kręgowców
Geny homeotyczne występują u kręgowców
13
Geny homeotyczne występują u
kręgowców
Geny homeotyczne występują u kręgowców
Ekspresja genów Abdominal (D. Melanogaster) i Hoxb6 (mysz)
14
Kwas retinolowy
Kwas retinolowy
15
Kwas retinolowy
Kwas retinolowy
16
Źródła gradientów
• Węzeł zarodkowy
jest źródłem wielu
białek będących
inhibitorami białka
morfogenetycznego
kości (BMP),
hamującego
różnicowanie tkanki
nerwowej
Działanie morfogenów
17
Działanie morfogenów
Efekty mutacji w genach homeotycznych
18
Klasyfikacja wad rozwojowych
•
•
•
•
•
•
•
A – bydło
B – konie
C – trzoda chlewna
D – owce
E – kury
F – gęsi
G - kaczki
• W ramach każdej
kategorii określona
wada rozwojowa ma
swój własny numer
Achondroplazja bydła (A1)
19
Brak odbytu (A16)
Brak żuchwy (A20)
20
Kręcz szyi (B9)
Przepuklina pępkowa (B10)
21
Brak kończyn (C9)
Brak naskórka (C17)
22
Trochę dziwnych obrazków
Niegenetyczne przyczyny wad
rozwojowych
• Czynniki fizyczne
– Promieniowanie jonizujące
• Czynniki chemiczne
– Związki teratogenne
• Toksyny roślinne
• Leki
• Ksenobiotyki
• Czynniki biologiczne
– Zakażenia wirusowe (różyczka)
– Zakażenia bakteryjna (bruceloza)
– Inwazje pierwotniaków (toksoplazma)
23
Promieniowanie jonizujące
Zatrucie ciemiężycą
24
Thalidomid
Accutane (izotretinoin)
• Zaburzenia rozwojowe
twarzy, zaburzenia
funkcji sluchu i wzroku,
brak platków uszu,
upośledzenie umysłowe
25
Agent Orange
Różyczka
26
Toksoplazmoza
27