Download - Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarva

Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit

1

7

Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarvaihokarva

• elimiä muodostuu kaikista alkiokerroksista, usein epiteelin ja elimiä muodostuu kaikista alkiokerroksista, usein epiteelin ja mesenkyymin vuorovaikutuksestamesenkyymin vuorovaikutuksesta

• epiteeli epiteeli ektodermi ektodermi

• epiteeli epiteeli endodermi endodermi

• mesenkyymi mesenkyymi mesodermi mesodermi

• ektodermaalinen epiteeli ektodermaalinen epiteeli ulokkeet (karvat, höyhenet, suomut, ulokkeet (karvat, höyhenet, suomut, sarvet, hampaat) tai sisäänpainumat (hikirauhaset, maitorauhaset sarvet, hampaat) tai sisäänpainumat (hikirauhaset, maitorauhaset ym.)ym.)

• endodermaalinen epiteeli endodermaalinen epiteeli ’sisäelimet’ (maksa, haima, ’sisäelimet’ (maksa, haima, munuaiset, keuhkot, ym.)munuaiset, keuhkot, ym.)

• kaikkien elinten kehitys alkaa epiteelin paksuntumasta, kaikkien elinten kehitys alkaa epiteelin paksuntumasta, plakodistaplakodista


2

7

• kumpi aloittaa elimen kehityksen: epiteeli vai mesenkyymi?kumpi aloittaa elimen kehityksen: epiteeli vai mesenkyymi?

• kudosrekombinantit: mesenkyymin tai epiteelin siirto toiseen kudosrekombinantit: mesenkyymin tai epiteelin siirto toiseen paikkaan alkiossapaikkaan alkiossa

• kanan alkio:kanan alkio:

jalan epiteelijalan epiteeli

siiven siiven mesenkyymimesenkyymi

ihon epiteeliihon epiteeli

jalan jalan mesenkyymimesenkyymi

höyhenhöyhen

suomutsuomut


3

7

• nisäkkään alkio:nisäkkään alkio:

• ihon epiteeli + hampaan mesenkyymi ihon epiteeli + hampaan mesenkyymi hammas hammas

• hammasepiteeli + ihon mesenkyymi hammasepiteeli + ihon mesenkyymi karva karva

• siis: yleensä mesenkyymi määrää induktion suunnan siis: yleensä mesenkyymi määrää induktion suunnan epiteelin muutosepiteelin muutos

• signaalimolekyylien viestintä kuitenkin vuorovaikutteistasignaalimolekyylien viestintä kuitenkin vuorovaikutteista


4

7

Nisäkkään hampaan kehitysNisäkkään hampaan kehitys

A.A. Hermostopienasta syntynyt Hermostopienasta syntynyt mesenkyymi vuorovaikuttaa mesenkyymi vuorovaikuttaa leuan epiteelin kanssa leuan epiteelin kanssa erilaistuminenerilaistuminen

B.B. Eri kasvutekijöiden ilmentyminen Eri kasvutekijöiden ilmentyminen 14-vuorokautisen hiiren sikiön 14-vuorokautisen hiiren sikiön alaposkihampaassa. Kiillesilmu alaposkihampaassa. Kiillesilmu (ei solujakautumisia (ei solujakautumisia brdU, brdU, erittää useaa kasvutekijää (FGF4, erittää useaa kasvutekijää (FGF4, SHH, BMP2).SHH, BMP2).

mikroskooppileikemikroskooppileike

3D-rekonstruktio3D-rekonstruktio


5

7

FGF4FGF4 = Fibroblast Growth Factor 4= Fibroblast Growth Factor 4

BMP2BMP2 = Bone Morphogenetic Protein 2= Bone Morphogenetic Protein 2

SHHSHH = Sonic Hedgehog= Sonic Hedgehog


6

7

Nisäkkään karvan kehitys Nisäkkään karvan kehitys artikkeli PLoS Biology –sarjassa (Rendl et al. PLoS Biology 2005)

indusoi pluripotenttien epiteelisolujen indusoi pluripotenttien epiteelisolujen erilaistumisenerilaistumisen


7

7

Eri signaalimolekyylien ilmentyminen hiiren karvan tyvellä 5 eri Eri signaalimolekyylien ilmentyminen hiiren karvan tyvellä 5 eri solutyypissä solutyypissä (DP = karvanysty, DF = dermal fraction = ympäröivä (DP = karvanysty, DF = dermal fraction = ympäröivä mesenkyymi), Mx = matrix, ORS = ulompi karvatuppi, Mc = melanosyytti)mesenkyymi), Mx = matrix, ORS = ulompi karvatuppi, Mc = melanosyytti)

perusgeenitperusgeenit

spesifiset spesifiset geenitgeenit


8

7

Microarray-tekniikkaMicroarray-tekniikka

Geenilastulla tuhansien geenien DNAta Geenilastulla tuhansien geenien DNAta Geeniekspression mittaus:Geeniekspression mittaus:• Eristetään mRNAEristetään mRNA• Käännetään cDNA:ksiKäännetään cDNA:ksi• Hybridisoidaan lastun kuopakkeiden Hybridisoidaan lastun kuopakkeiden

DNA:han DNA:han • Kytksetään hybridisaatioon värireaktioKytksetään hybridisaatioon värireaktio• Värin voimakkuus kertoo ekspressiotasonVärin voimakkuus kertoo ekspressiotason

Nyt myös suoraan mRNA:n Nyt myös suoraan mRNA:n ”deep sequencing” ”deep sequencing” expressiopofiili suoraan expressiopofiili suoraan lähetti-RNA:n lähetti-RNA:n sekevenssoinnillasekevenssoinnilla


9

7

Karvan kasvun geneettinen ’backbone’ ja ’signaturen’ genominen Karvan kasvun geneettinen ’backbone’ ja ’signaturen’ genominen organisaatioorganisaatio

geenin funktiogeenin funktio


10

7

Genominen analyysi geeneittäin, ”gene ontology”Genominen analyysi geeneittäin, ”gene ontology”

Solun toimintaSolun toiminta


11

7

Karvankohottajalihaksen kiinnittyminen (Fujiwara et al. Cell 2011)Karvankohottajalihaksen kiinnittyminen (Fujiwara et al. Cell 2011)

Nefronektiini Nefronektiini ohjaa sileitä ohjaa sileitä lihassoluja lihassoluja kiinnittymään kiinnittymään karvatuppeenkarvatuppeen


12

7

karvanystykarvanysty

hikirauhanenhikirauhanen

cortexcortex

dermis (verinahka)dermis (verinahka)


13

7

Etu-taka- ja ylä-ala-akselin kehitysEtu-taka- ja ylä-ala-akselin kehitys

1.1. SammakkoSammakko

• hedelmöitys hedelmöitys kortikaalirotaatio kortikaalirotaatio harmaa puolikuu harmaa puolikuu

• jo munasolu on polarisoitunut solukoostumuksen suhteenjo munasolu on polarisoitunut solukoostumuksen suhteen


14

7

alkusuun ylähuulenalkusuun ylähuulenmuodostumiskohtamuodostumiskohta

huom: huom: subsubkortikaalinen sytoplasma kääntyy kortikaalinen sytoplasma kääntyy animaalisen navan animaalisen navan ja veg. navan sytoplasman kosketuspintaja veg. navan sytoplasman kosketuspinta


15

7

30°30°ALAALAYLÄYLÄ

ETUETU

TAKATAKA


16

7

Harmaan puolikuun merkitysHarmaan puolikuun merkitys

tsygoottitsygootti

1 solujako1 solujako

’’vatsakappale’vatsakappale’


17

7


18

7

Alkusuun yläpuolisen Alkusuun yläpuolisen kudoksen siirto kudoksen siirto toinen etu- toinen etu-taka-akselitaka-akseli

Nieuwkoop-keskus: Nieuwkoop-keskus: endodermi, indusoi ylähuulen endodermi, indusoi ylähuulen muodostamaan mesodermia muodostamaan mesodermia chorda chorda etu-taka-akseli etu-taka-akseli

Spemann: alkusuun ylähuuli Spemann: alkusuun ylähuuli == ’organisoija’’organisoija’


19

7

DD

Beta-kateniini (Wnt-signaali) ja Nieuwkoopin keskusBeta-kateniini (Wnt-signaali) ja Nieuwkoopin keskus


20

7

Proteiinit, jotka ilmenevät lähes yksinomaan Spemannin Proteiinit, jotka ilmenevät lähes yksinomaan Spemannin organisaattorissaorganisaattorissa

goosecoid mRNA-injektio veg. alueelle goosecoid mRNA-injektio veg. alueelle toinen akseli toinen akseli

dorsalisaatio (ylä/ala)dorsalisaatio (ylä/ala)


21

7

Etu-taka ja ylä-ala-akseleiden määräytyminen linnuillaEtu-taka ja ylä-ala-akseleiden määräytyminen linnuilla

• ylä-ala-akselin määrää pHylä-ala-akselin määrää pH

ph 9.5ph 9.5ph 6.5ph 6.5

NaNa++ H H22OO

++--

25 mV25 mV• pH:n tai potentiaalieron pH:n tai potentiaalieron

kääntäminen kääntää myös kääntäminen kääntää myös akselinakselin


22

7

Lintujen AP-akseli (Lintujen AP-akseli (AAnterior/nterior/PPosterior osterior == etu-taka) etu-taka)

• gravitaatiogravitaatio

• ruskuaisen tiheyserotruskuaisen tiheyserot

• ylemmäksi jäävä alkiolevyn osa ylemmäksi jäävä alkiolevyn osa posteriorinen pää posteriorinen pää radiaalinen symmetria radiaalinen symmetria bilateraalinen symmetria bilateraalinen symmetria


23

7

Hautomakone + Hautomakone + automaattinen munien automaattinen munien kääntökääntö


24

7

posterior marginal posterior marginal zone (PMZ) vastaa zone (PMZ) vastaa sammakon sammakon Nieuwkoop-keskusta Nieuwkoop-keskusta

alkiolevyn (radiaalisen) jako alkiolevyn (radiaalisen) jako neljään neljään neljä alkiota neljä alkiota


25

7

Hensenin silmulla jo polariteettiHensenin silmulla jo polariteetti


26

7

Vasen/oikea?Vasen/oikea?

• mm. sydän, perna, aortta, mm. sydän, perna, aortta, maksa, epäsymmetrisestimaksa, epäsymmetrisesti

• kaikilla selkärankaisilla 2 kaikilla selkärankaisilla 2 tärkeää proteiiniatärkeää proteiinia

• nodal - liukoinen nodal - liukoinen parakriininen tekijäparakriininen tekijä

• Pitx2 -transkriptiotekijäPitx2 -transkriptiotekijä


27

7

AP-akseli nisäkkäilläAP-akseli nisäkkäillä

• 2 signaalikeskusta2 signaalikeskusta

• node eli solmuke (= ’Hensenin silmu’)node eli solmuke (= ’Hensenin silmu’)

• viskeraalisen endodermin etuosaviskeraalisen endodermin etuosa

• node node ’ruumis’ ’ruumis’

• endodermin etuosa + node endodermin etuosa + node etuaivot etuaivot

• geeniekspressio muistuttaa sammakon ja linnun organisaattoriageeniekspressio muistuttaa sammakon ja linnun organisaattoria

• chordin ja noggin knock-out: ei vaikutuksia yksin, mutta kaksois-chordin ja noggin knock-out: ei vaikutuksia yksin, mutta kaksois-knock-out knock-out alkio, jolta puuttuu etuaivot, nenä ja kasvon alkio, jolta puuttuu etuaivot, nenä ja kasvon rakenteitarakenteita

• hyönteisillä kaikki on toisin* hyönteisillä kaikki on toisin* väliotsakkeeseen: The Segmentation Genes astiväliotsakkeeseen: The Segmentation Genes asti