Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til...
Transcript of Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til...
![Page 1: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Differentieret genekspression
Hvordan fås differentieret genekspressionudfra samme genrepertoire ?
• Differentieret gentranskription
• Selektiv RNA processering i kernen
• Selektiv mRNA translation
• Posttranslational modifikation
(DNA-methylering, dosage compensation)
![Page 2: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/2.jpg)
2
DNA-methylering• Primær transkriptional regulationsmekanisme i
vertebrater. • Stabiliserer gentranskriptionsmønstret.• 5-methylcytosin hindrer transkriptionsfaktorer i at
binde (d.v. s. inaktiverer genekspression).• DNA-methylering er en betydelig del af
differentieringsprocessen. • Mekanisme bag ”genomic imprinting”: Kun ægcelle-
deriveret eller spermcelle-deriveret allel aktivt i det tidlige embryon for > 75 geners vedkommende.
DNA-methylering
![Page 3: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Differentieret og DNA-methyleretkerne indsat i ægcelle
Inner cell mass ej DNA-methyleret
Ved kloning af pattedyr skal ægcytoplasma enten fjerne eller overhøremethyleringsmønster i indsat kerne => <5% succesrate ?
Dosage compensation- I Drosophila og pattedyr har hunner to X-kromosomer,
hanner ét X- og ét Y-kromosom.
- I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener.
- Selvom hunner har to X-kromosomer, findes der nogenlunde lige mange X-kromosom genprodukter i hunner og hanner.
- Mekanismen, der udligner den potentielle forskel på XX og XY-celler kaldes dosage compensation.
![Page 4: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Dosage compensation i Drosophila:
Hunner: Begge X-kromosomer er aktive.
Hanner: Der transkriberes tilsvarende større mængde RNA
fra X-kromosomet. Acetylering af nukleosomer bevirker
lettere tilgang for RNA-polymeraser til promotorer.
Dosage compensation i pattedyr:
- Som udgangspunkt er begge X-kromosomer aktive.
- Inaktivering er tilfældig, d.v.s. nogle gange er det X’et fra moderen, andre gange X’et fra faderen, der inaktiveres. (OBS! I trofoblasten hos mus fortrinsvis X-kromosomet fra faderen inaktivt)
- Processen er irreversibel.
- Kromatinet i det inaktive X-kromosom er omdannet til heterokromatin: kondenseret i det meste af cellecyklus, og optræder som Barr body.
![Page 5: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/5.jpg)
5
![Page 6: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/6.jpg)
6
X Chromosome Inactivation in Mammals
Clone Produced by Somatic Nuclear Transfer
Pigmentering bestemmes af X-kromosom inaktiveringsmønster
Klon Ophav
![Page 7: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Am. J. Pathol., Petersen et al. 2003
Methylering af HpaII og HhaI sites i det første exon af human androgen receptor locus korrelerer med X-kromosom inaktiverings-mønster.
HUMARA (human androgen receptor assay):
Hvordan fås differentieret gen-ekspression udfra samme genrepertoire ?
• Differentieret gentranskription
• Selektiv RNA processering i kernen
• Selektiv mRNA translation
• Posttranslational modifikation
(translokation og differential splejsning)
![Page 8: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/8.jpg)
8
Regulation på transkriptionsniveau
• Det primære transkript (hnRNA) -> mRNA
• Translokation fra kerne til cytoplasma
• Differential splejsning
Roles of Differential RNA Processing During Development
![Page 9: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/9.jpg)
9
Hvordan fås differentieret gen-ekspression udfra samme genrepertoire ?
• Differentieret gentranskription
• Selektiv RNA processering i kernen• Selektiv mRNA translation
• Posttranslational modifikation
(mRNA stabilitet/levetid; mRNA lokalisation, mikroRNA)
Degradation of Casein mRNA in the Presence and Absence of Prolactin
![Page 10: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/10.jpg)
10
Eksempel på translational kontrol:
Oocyter danner og lagrer mRNA, som først tages i brug
efter fertilisering.
Opretholdelse af normal delingshastighed og –kontrol i
den tidligste udvikling kræver hos nogle arter (f. eks.
Drosophila og søpindsvin) ikke tilstedeværelse af kerne,
men fortsat proteinsyntese fra lagret (maternalt) mRNA.
a
![Page 11: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Selektiv translation: mikroRNA
Beskrevet første gang i C. elegans i 1993:Transcript fra lin-4 binder 3’UTR af lin-14, d. v. s. endogen RNA interference.
21-24-nt non-coding RNA danner partiel duplex med 3’UTR i target mRNA v.h.a. RISC.
Ekspressionsprofil af miRNAs forskellig mellem fysiologisk normal og ”syg”tilstand.
Terapi: Hæmning af ”slemme” miRNAeller ekspression af ”gode” miRNA.
Problemer: Én miRNA mange targets, delivery og design af ”magic bullet”.
MicroRNA in disease and potential therapeutic applications, Mol. Ther., Sept. 18, 2007
![Page 12: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/12.jpg)
12
Hvordan fås differentieret gen-ekspression udfra samme genrepertoire ?
• Differentieret gentranskription
• Selektiv RNA processering i kernen
• Selektiv mRNA translation
• Posttranslational modifikation
![Page 13: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Celle-celle kommunikation
Celle-celle kommunikation
• Induktion og kompetence
• Reciprocitet (gensidighed)
• Epitelial-mesenkymal interaktion
![Page 14: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/14.jpg)
14
Induktion og kompetence
Induktion kræver mindst to komponenter:en inducer og en responder
Evnen til at respondere på induktion kræver kompetence (kompetencefaktor)
Ectodermal Competence and the Ability to Respond to the Optic Vesicle Inducer in Xenopus
![Page 15: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/15.jpg)
15
Induction of Optic and Nasal Structures by the Competence Factor Pax6 in the Rat Embryo
Pax6 protein er nødvendig for ektodermskompetence til at respondere på induktion fra optisk vesikel.
Men hvilken af de to komponenter er defekt ?
![Page 16: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Recombination Experiments with Pax6-Deficient Rats
Pax6 nødvendig for responder (ektoderm), men ej for inducer (optisk vesikel)
Celle-celle kommunikation
• Induktion og kompetence
• Reciprocitet (gensidighed)
• Epitelial-mesenkymal interaktion
![Page 17: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/17.jpg)
17
ReciprocitetEksempel:
1. Optisk vesikel inducerer ektoderm til at respondere med linsedannelse.
2. Faktorer secerneret fra linsen inducerer den optiskevesikel til at danne optisk kop, hvoraf dele differentie-rer til pigmenteret retina og neural retina.
Celle-celle kommunikation
• Induktion og kompetence
• Reciprocitet (gensidighed)
• Epitelial-mesenkymal interaktion
![Page 18: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/18.jpg)
18
Regional Specificity of Induction in the Chick
![Page 19: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/19.jpg)
19
Eksperiment (Kollar & Fisher 1980):
Epitel fra kæben af 5d kyllingeembryo
rekombineret med molar mesenkym fra
16-18d museembryoner.
Vævsrekombinanter inkuberes i mus.
Resultat:Kyllingetænder
Epitelial-mesenkymal interaktion
D. v. s. kyllingeepitel, som ikke har dannet tænder i 100 mio år har opretholdtevnen til at respondere på inducer (mesenkym).
Image by Erica P. Johnson; original photo ©2001 Eric L. Carlson
![Page 20: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/20.jpg)
20
Ekstracellulære matriks komponenter
Fibronektin
Fibronectin in Xenopus during gastrulation, movement of mesoderm
![Page 21: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/21.jpg)
21
The Binding of Cytoskeleton to the Extracellular Matrix Through the Integrin Molecule
![Page 22: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Basalmembran
ECM som kilde til udviklingssignaler
![Page 23: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/23.jpg)
23
ECM som kilde til udviklingssignaler
Differentieret genekspression udfra samme genrepertoire opnås ved:
• Differentieret gentranskription
• Selektiv RNA processering i kernen
• Selektiv mRNA translation
• Posttranslational modifikation
(DNA-methylering, dosage compensation)
(translokation og differential splejsning)
(mRNA stabilitet/levetid; mRNA lokalisation; mikroRNA)
![Page 24: Differentieret genekspression - AKB...hanner ét X- og ét Y-kromosom. - I modsætning til Y-kromosomet koder X-kromosomet for tusinder af essentielle gener. - Selvom hunner har to](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022041814/5e59d5da80739243cc03faca/html5/thumbnails/24.jpg)
24
Celle-celle kommunikation omfatter:
• Induktion og kompetence
• Reciprocitet (gensidighed)
• Epitelial-mesenkymal interaktion
• Induktion og opretholdelse af udvikling og
differentiering gennem løbende signalering og
interaktion med ECM