SEGMENTACION

Wolpert L.

Segmentación

Fosforila FT que

permiten la s! de

proteínas

necesarias para la

replicación del

ADN

Controla la

dicotomía

entre %

mitótica y

diferenciación

.

Permite el pasaje de S a

G2

Importante para la

formación de las

fibras del huso.

Crítica para la

entrada en M!

¿Cómo se coordina la segmentación?

Las células están unidas por:

-Uniones GAP

-Uniones tight o fuertes

-Moléculas de adhesión

TJ en embrión de mamífero

AJ: uniones adherentes

GJIC: uniones GAP

CSF: c-mos (fosfoproteína) y quinasa 2 (cdk2)

Ca2+ activa calmodulina

Cam PKII

C-mos calpaína

cdk2 -

-

Ciclina degradada por

ubiquitinas. Prosigue

meiosis y replica su ADN.

Evita la

degradación de

ciclina del FPM

Journal of Cell Science 114, 257-267 © The Company of Biologists

Ltd

Xenopus

Mecanismo de segmentación

Cariocinesis (% de los núcleos)

Citocinesis (% del citoplasma)

Surco de segmentación: constricción que % al huevo o

cigota en 2 partes durante la telofase. Se forma una

región engrosada: anillo contractil

actina+miosina

Anillo

contractil

Localización de la miosina

Membrana nueva

Que determina el lugar donde se formará el surco:

huso o ásteres?

1) Si se saca el huso con micropipeta : el surco se

forma entre los ásteres remanentes (Hiramoto,

1971).

2) Si se saca un áster no segmentación.

3) Experimento de Rappaport (1961)

Experimento de Rappaport

Si los ásteres están bastante próximos entre sí, su interacción

causa la formación de un surco en ausencia de huso entre ellos

C. elegans

- Relación N/C (en erizo de 1/400 en óvulo a 1/7 en

blástula).

-La tasa de % celular y ubicación de los blastómeros:

* bajo control de proteínas y ARNm almacenados

en el oocito

* naturaleza genética del organismo

* en ciertos grupos depende de la temperatura.

-No todos los embriones segmentan rápidamente:

(Drosophila 6000 células en 3 hs., mamífero llega a

blástula en 7 días en humanos, ratón 5 días y 24 hs.

primer surco)

-Tasa de segmentación depende del nivel de S! del ADN

(mamíferos la s! de ADN requiere 12 hs.)

Cambio de control materno a embrionario o

citoplasmático a nuclear

-D! temprano en sistema cerrado. Aumento de células

requiere la S! de ADN e histonas

-Genoma cigótico no funciona (excepto mamíferos y

erizos). Con inhibidores de transcripción (actinomicina D)

sigue la S!. Con puromicina (inhibidor de la traducción) no

S!

- En Xenopus, erizo, estrella de mar y Drosophila

importante la disminución de la relación N/C (embrión

comience a utilizar su propio genoma) (Xenopus en % 12

comienza la transcripción y se adicionan G1 y G2

permitiendo que la célula crezca.

Transición a blástula media (TBM)

Distintos genes comienzan a ser transcriptos. Se incorporan G1 y

G2.

- En erizos y mamíferos no TBM (en erizos ARNm para histonas se

s! en la segmentación . En mamíferos en 2 blastómeros comienza

la transcripción).

- En Drosophila la M! comienza con la desfosforilación del FPM en

15 y 14 de la p34 por acción de la fosfatasa cdc25. El FPM alcanza

para las 7 primeras %. A partir de la 8va la ciclina debe S! de

ARNm almacenados en oocitos. La G2 se adiciona en la 14

(comienzo de la G!). A partir de la %13 se degrada todo el ARNm

almacenado en el oocito. A partir de la 14 la S! de ciclina B y

cdc25 bajo el control del genoma embrionario. G1 se adiciona en

la 17. En la 16 el ARNm para la ciclina E es degradado. A partir de

la s! del ARNm para ciclina E está bajo control embrionario.

- Las células que expresan la proteína Dacapo (inhibidora del

factor ciclina E/cdk2) se diferencian.

- Holobástica o total

- Meroblástica o parcial ( vitelo abundante y

desigualmente distribuido

Segmentación

(Poca o mediana cantidad de

vitelo).

Huevo Segmentación Blástula Grupo

Alecítico Holoblástica celoblástula algunos mamíferos

Oligolecítico Holoblástica radial igual celoblástula igual equinodermos (pepino)

Holoblástica radial subigual celoblástula subigual amphioxo

Holoblástica radial desigual celoblástula desigual (ciliada) equinodermos

(erizo)

Holoblástica bilateral igual celoblástula igual tunicados

Holoblástica rotacional celoblástula desigual mamíferos, ascaris sp.

(blastocisto en mamíferos)

Heterolecítico Holoblástica espiral estereoblástula moluscos, anélidos

Holoblástica bilateral desigual celoblástula desigual anfibios, peces

ganoideos

Telolecítico Meroblástica discoidal discoblástula* peces

celoblástula desigual aves, reptiles, m aplac.

Centrolecítico Meroblástica superficial periblástula insectos

Simetria radial igual

Ej: Pepino de mar (clase holoturoidea, equinodermos)

1) Meridional (2)

2) Meridional (perp al 1ero)

(4)

3) Ecuatorial (perp. A 1ero y

2do) (8)

4) Doble meridionales (16)

5) Doble supra e infra (32)

Celoblástula igual

Simetria radial subigual

Ej: anfioxo (cefalocordados)

- Los primeros surcos dan blastómeros ligeramente desiguales,

siendo ligeramente mayores los del HV

-Surcos de segmentación siguen el mismo patrón que la radial igual.

-Celoblástula subigual

Simetria radial desigual

Ej: erizo de mar (clase Echinoidea, Equinodermos

1) Meridional (2)

2) Meridional (perp al 1ero) (4)

3) Ecuatorial (perp. A 1ero y 2do) (8)

4) Doble meridionales (8

mesómeros) y subecuatorial II

al 3er surco en la mitad

vegetativa ) (4 macrómeros y

4 micrómeros)

5) Supraecuatorial en el HA (16) y

2 meridionales (8 macrómeros

y 8 micrómeros)

6) En el HA 4 meridionales (32) en

el HV un surco latitudinal que

divide a los macrómeros en 2

capas de 8: 16). Micro no se %

cilias

blastocele

Placa vegetativa

Blastula eclosionada nadadora

Simetría bilateral

Simetría bilateral o radial desigual

Anfibios y peces ganoideos

Segmentación bilateral igual

ej. Styela partita, ascidia, Tunicados

-La ppal. característica es que el primer

plano de segmentación establece el eje

más temprano de simetría en el embrión,

separando el embrión en sus futuros lados

derecho e izquierdo.

-La izquierda es la imagen especular de la

derecha.

Primer surco: meridional (cada blastómero con la mitad de los

componentes citoplasmáticos).

Segundo surco: Perpendicular al primero y para-meridional. Crea 2

blastómeros anteriores de mayor tamaño (A y a) y 2 posteriores ( B y b).

Tercer surco: Es ecuatorial. Dará 8 blastómeros. Los anteriores: a, A, d, D y

los posteriores b, B, c, C.

En las siguientes divisiones el tamaño celular y la forma hacen resaltar la

simetría bilateral de los embriones.

Mayor tamaño Menor tamaño

Segmentación espiral

Típica de protostomados (moluscos, anélidos, platelmintos)

El tipo de blástula será una esteroblástula

En la segmentación radial los husos son meridionales o latitudinales, en la

espiral a partir del tercer surco los husos se disponen de manera oblicua

respecto al eje A-V

Patrones de desarrollo entre los metazoos

Del 1A

Del 1a

micrómeros

macrómeros

(desplazados a

izquierda o

derecha de los

macrómeros)

1%meridional: blastómeros AB y CD

2%meridinal: A, B, C, D (los 4 cuadrantes del embrión)

3% (husos

oblicuos respecto

AV)

AB CD

A B

C D

Del 1a1

http://www.devbio.biology.gatech.edu/

-Cuando se realiza la S! cada blastómero del HA apoya sobre 2 del

HV.

-La posición puede ser dextrógira (hacia la derecha) o levógira

(hacia la izquierda). Siempre son alteradas

-Nomenclatura: Los derivados de A,B,C,D se los designa a,b,c,d

precedida de un coeficiente (1,2,3,4) que indica el cuarteto al cual

pertenece y un exponente que señala su proximidad al PA.

AB CD

A B

1a 1A

1a1 1a2 2A 2a

1a11 1a12 3A 3a

C D

1c 1C

1c1 1c2 2C 2c

1c12 3C 3c 1c11

Orientación a la derecha o a la izquierda es controlada por

factores citoplasmáticos

La blástula resultante de la segmentación espiral NO posee blastocele

y se denomina estereoblástula.

Simetría rotacional

-Típica de mamíferos

-El primer surco es meridional

-El segundo es meridional para un blastómero y ecuatorial para el otro.

-Divisiones son lentísimas y asincrónicas

-Normalmente se encuentran número impar de blastómeros.

Compactación

Hasta 8 células: conjunto flojo con abundante espacio entre

ellos. Luego se acomodan uno junto al otro maximizando su

contacto y formando una pelota (uniones estrechas en la zona

más externa de los blastómeros y síntesis de cadherina E).

¿Porque ocurre la compactación?

1) Cada blastómero sufre POLARIZACION de la membrana

(Diferentes componentes de la MC migran a distintas regiones

de los blastómeros)

2) Cadherina E se S! en estadio de 2 blastómeros y está

uniformemente distribuida. Luego se restringe a los sitios de la

MC donde los blastómeros están en contacto.

3) PIP2 puede ser importante en iniciar la compactación.

Reacomoda a la cadherina E.

4) Se modifica la MC por reorganización del citoesqueleto por

aumento de pH intracelular.

Compactación

- Polarización

- Caderina E

- PIP2

- DAG

- Reorganización del citoesqueleto por

aumento de pH

Mórula con blastómeros internos rodeado por blastómeros externos

Trofoblasto MCI

Cavitación: Formación del blastocel. Por secreción de las células del

trofoblasto (Na+)

Eclosión: Trofoblasto secreta una proteasa (estripsina)

que rompen la Zona pelúcida.

El epitelio uterino tiene una matriz extracelular que

contiene laminina, fibronectina, ácido hialurónico y

receptores heparán sulfato.

Células del troboblasto con integrinas que unen

colágeno, fibronectina, lamininas y sintetizan heparán

sulfato antes de la implantación. También secretan

proteasas y enzimas que digieren la matriz extracelular.

Embrión de ratón 8 células sin

compactar y luego de la

compactación

Eclosión de blastocisto de mamífero desde la zona

pelúcida

Nematodes (Ascaris): primer % da 2 blastómeros: AB y P1.

Antes de la segunda % el huso de P1 rota y se ubica perpendicular

al otro.

AB dará A y B y P1 dará Emst y P2. Luego P2 rota.

Tercera % a y alfa y b y beta y Emst E, Mst, C y P3.

LO IMPORTANTE!! Es un buen ejemplo de segmentación determinada

donde los blastómeros están definidos tempranamente, dando origen a

partes específicas del embrión.

Segmentación merobástica

Huevos telolecíticos y centrolecíticos

Peces

Oocitos: corion + secreción mucosa

Penetración del espermatozoide: espacio perivitelino.

Citoplasma cortical hacia el polo animal: Disco germinal

Continuo con capa

citoplasmática vitelina

Segmentación. Las

% no llegan al

vitelo

1 2

3

4

5

Siguientes en sentido latitudinal.

Blástula desde 128 blastómeros a gastrulación.

Segmentación discoidal

4 a 5 hs. postF!

Cuando llega al itsmo.

S! membranas de la

cáscara

+ 20 min Entra a

glándula de la

cáscara

32 a 64 blastómeros aparecen % latitudinales

Segmentación superficial o periblática