Pergunta 1: Como é determinado o n. de somitos?

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1 Pergunta 1: Como é determinado o n. de somitos? corn snake (Pantherophis Guttatus) : 315 somitos House snake (Lamprophis Fuliginosus): 300 somitos Whiptail Lizare (Aspidoscelis uniparens): 90 somitos zebra-fish (Danio rerio): 31 somitos chicken ( Gallus gallus): 55 somitos mouse ( Mus musculus) 65 somitos Richardson et al., Development

2 Pergunta 2: Como é determinado onde serão formados os membros? SOMITOGÊNESE o que são somitos 2

3 Os somitos são formados : a) De forma periódica b) Bilateral c)com identidade anteroposterior d) Com identidade axial O somito (S) se forma do mesoderma paraxial, cujo nome ANTES do surgimento dos somitos é MESODERMA PRÉ-SOMÍTICO (PSM) 3

4 O somito se forma do mesoderma paraxial, cujo nome ANTES do surgimento dos somitos é MESODERMA PRÉ-SOMÍTICO (PSM) Mesoderma Intermediário Mesoderma Paraxial Mesoderma Lateral Rins e Gônadas Notocorda Músculo, etc Sistema Vascular e Hematopoiético Anexos Extraembrionários 4

5 O mesoderma paraxial passa por várias fases: Difuso Somito (epitelialização) Miótomo Emigração (desmanche) À medida que o somito amadurece/diferencia ele desmancha no sentido anteror posterior (i.e. anterior amadurece primeiro) 5

6 À medida que o somito amadurece/diferencia ele desmancha no sentido cranio-caudal (i.e. cefálico amadurece primeiro) 6

7 Com a diferenciação irão se subdividir em 3 regiões que migram para localidades diferentes. Estrutura da pele e músculo subjacente EPIDERME DERME MÙSCULO 7

8 Os somitos quando se desmancham formam: DERMÁTOMO MIÓTOMO ESCLERÓTOMO Os somitos formam: DERMÁTOMO MIÓTOMO ESCLERÓTOMO 8

9 Dermátomo Miótomo derme Músculo Os miótomosmigram e formam músculos EPIAXIAIS (dorsais) e HIPOAXIAIS (ventrais) Sobotta 9

10 Esclerótomo vértebras e costelas 10

11 Pergunta 1: Como é determinado o n. de somitos? corn snake (Pantherophis Guttatus) : 315 somitos House snake (Lamprophis Fuliginosus): 300 somitos Whiptail Lizare (Aspidoscelis uniparens): 90 somitos zebra-fish (Danio rerio): 31 somitos chicken ( Gallus gallus): 55 somitos mouse ( Mus musculus) 65 somitos Richardson et al., Development

12 Pergunta 1: Como é determinado o n. de somitos? A)Como é definido o mesoderma présomítico (paraxial)? B)O que gera a periodicidade da somitogênese Richardson et al., Development 1998 O mesoderma paraxial não tem sinalização BMP 12

13 A expressão de noggin na região paraxial inibe BMP, permite a formação do mesoderma pré-somítico O que acontece se adicionarmos noggin A MAIS do lado direito? a)cria um segundo tubo neural b)aumenta o número de somitos c)reduz o número de somitos d)aumenta o tamanho dos somitos 13

14 O que acontece se adicionarmos noggin A MAIS do lado direito? Pergunta 1: Como é determinado o n. de somitos? A)Como são formados os somitos B)O que gera a periodicidade da somitogênese Richardson et al., Development

15 Os somitos são formados : a) De forma periódica b) Bilateral c)com identidade anteroposterior d) Com identidade axial A carreira de um somito: De célula mesenquimal do mesoderma lateral para um agregado celular 15

16 Expressão do Gene hairy (fator de transcrição Cultivado Fixado O gene hairy1 é expresso periodicamente no mesoderma présomítico 16

17 Visualização da atividade ciclica de somitos num camudongo transgênico P (lunaticfringe)- YFP Aulehla et al. Nature Cell Biology10, (2008) Fase I: células pré-somíticas caudais expressando hairy1 Fase II: desaparecimento da expressão de hairy1 caudal Fase III: formação do somito e restrição da expressão de Hairy a porção posterior do somito a ser formado Hairy 1 e o relógio de segmentação 17

18 O relógio interno serviria para : 1)Definir o grupo de células que farão parte do mesmo somito 2)Definir o momento da formação de um somito O relógio é constituído de vários genes. 18

19 O relógio é constituído de vários genes. Por exemplo: Lunatic Fringe na borda anterior Hairy na borda posterior Bruce M. Carlson, in Reference Module in Biomedical Sciences, O relógio é constituído de vários genes. Por exemplo: Lunatic Fringe na borda anterior Hairy na borda posterior Bruce M. Carlson, in Reference Module in Biomedical Sciences,

20 Os somitos são formados : a) De forma periódica b) Bilateral c) Com identidade anteroposterior d) Com identidade axial Modelopara determinaçãode segmentosno mesoderma presomítico Fgf8 20

21 A formação antero-posterior de somitos é determinada por uma maré de FGF gerada pela região mais posterior do embrião Olivier Pourquié, "Segmentation and somitogenesis in vertebrates," in AccessScience 21

22 O relógio é constituído de vários genes. Por exemplo: Lunatic Fringe é expresso com níveis menores de FGF Hairyé expresso com níveis maiores de FGF FGF Bruce M. Carlson, in Reference Module in Biomedical Sciences,

23 As Como células que da ocorre região posterior a quebra do morfológica somito e da região dos segmentos? anterior do PSM se repelem Youtube O relógio é constituído de vários genes. Por exemplo: Lunatic Fringe induz indiretamente a expressão de EphA Hairy induz indiretamente a expressão de ephrinb Bruce M. Carlson, in Reference Module in Biomedical Sciences,

24 O contato do Receptor Ephrina (anterior) pelo ligante ephrina (posterior) causa repulsão celular Develop. Growth Differ. (2008) 50, S149 S155 Mesoderma pré-somítico= nhoque antes de cortar Frequência de corte da faca= ciclo de hairy Velocidade de passagem do tubo de massa de batata= FGF 24

25 Esquema do modelo Clock-wavefront (Relógio-Maré) Hairy FGF FGF 1 FGF 2 Considere o mecanismo molecular de somitogênese da espécie de vertebrado 1 e 2 e que os 2 têm o mesmo número de somitos: a)a espécie 1 tem somitos maiores que 2 b)a espécie 1 tem somitos menores que 2 c)os dois têm o mesmo tamanho de somitos 25

26 FGF 1 FGF 2 Considere o mecanismo molecular de somitogênese da espécie de vertebrado 1 e 2 e que os 2 têm o mesmo tamanho de mesoderma pré-somíticos: a)a espécie 1 tem somitos maiores que 2 b)a espécie 1 tem somitos menores que 2 c)os dois têm o mesmo tamanho de somitos 1 FGF 2 FGF Para que estas duas espécies tenham o mesmo número de somitos, o mesoderma lateral présomítico (PSM) deve ser: a)a espécie 1 tem PSM maior que 2 b)a espécie 1 tem PSM menor que 2 c)os dois têm o mesmo tamanho de PSM 26

27 FGF 1 FGF 2 Para que estas duas espécies tenham o mesmo número de somitos, o mesoderma lateral présomítico (PSM) deve ser: a)a espécie 1 tem PSM maior que 2 b)a espécie 1 tem PSM menor que 2 c)os dois têm o mesmo tamanho de PSM Os somitos são formados : a) De forma periódica b) Bilateral c)com identidade anteroposterior d) Com identidade axial 27

28 Os somitos individuais têm uma identidade anteroposterior Genes Hox e identidade anteroposterior dos somitos 28

29 Vertebrados Superiores têm 4 grupos de gene Hox A presença do Hox posterior determina a identidade de novos segmentos 29

30 Como seria o mutante que só tem AbdA e AbdB? a) T1, T2, T3, A1, A1, A1, A4, A5... b),,t3, A1, A1 A1, A1, A1, A1, A1... c),,, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 d) T1, T2, T2,T2, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 Como seria o mutante que só tem AbdA e AbdB? a) T1, T2, T3, A1, A1, A1, A4, A5... b),,t3, A1, A1 A1, A1, A1, A1, A1... c),,, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 d) T1, T2, T2,T2, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 30

31 Em vertebrados o eixo A/P do tubo neural também é padronizado por genes Hox 31

32 Assim como em invertebrados, em vertebrados o LIMITE ANTERIOR do domínio de expressão de cada gene Hox é mais claro do que o limite posterior Somitos Perda de genes Hox específicos geram perdas de segmentos vertebrais específicos Deleção de Hox11 Deleção de Hox10 32

33 A notocorda inibe a sinalização do BMP (Bone Morphogenic Protein), um ligante da família TGF-beta Existe um gradiente antero-posterior de Wnt, BMPs, FGFs e ácido retinóico Esta diferença de expressão persiste até estágios posteriores Àcido Retinóico 33

34 O ácido retinóico determina o padrão de expressão de Hox nos somitos normal Sem ácido retinóico Ácido retinóico altera a identidade das vértebras CONTROLE LIMITE POSTERIOR 34

35 Pergunta 1: Como é determinado o n. de somitos? Pergunta 2: Como é determinado onde serão formados os membros? Que mecanismos poderiam gerar a diferença filogenética nos n. de somitos? corn snake (Pantherophis Guttatus) : 315 somitos House snake (Lamprophis Fuliginosus): 300 somitos Whiptail Lizare (Aspidoscelis uniparens): 90 somitos zebra-fish (Danio rerio): 31 somitos chicken ( Gallus gallus): 55 somitos mouse ( Mus musculus) 65 somitos 35

36 FGF 1 FGF 2 Considere o mecanismo molecular de somitogênese da espécie de vertebrado 1 e 2 e que os 2 têm o mesmo número de somitos: a)a espécie 1 tem somitos maiores que 2 b)a espécie 1 tem somitos menores que 2 c)os dois têm o mesmo tamanho de somitos 1 FGF 2 FGF Para que estas duas espécies tenham o mesmo número de somitos, o mesoderma lateral présomítico (PSM) deve ser: a)a espécie 1 tem PSM maior que 2 b)a espécie 1 tem PSM menor que 2 c)os dois têm o mesmo tamanho de PSM 36

37 Que mecanismos poderiam gerar a diferença filogenética nos n. de somitos? Que mecanismos poderiam gerar a diferença filogenética nos n. de somitos? 1)Ciclo Celular (tamanho do me. Pré-somítico) 2)Apoptose (tamanho do mes. pré-somítico) 3)Ciclagem do relógio interno 37

38 1) Ciclo Celular O Ciclo celular nos somitos de cobras é mais lento!!! corn snake (Pantherophis Guttatus) : 315 House snake (Lamprophis Fuliginosus): 300 Whiptail Lizare (Aspidoscelis uniparens): 90 zebra-fish (Danio rerio): 31 chicken ( Gallus gallus): 55 mouse ( Mus musculus) Nature 2008 Tamanho do mesoderma pré-somítico (PSM) não é proporcional à diferença de n. de somitos Mas os somitos de cobra são 3x menores que de galinha ou de camudongo 38

39 3) Em cobras, o relógio é quase 4x mais rápido que em camudongo... (315 somitos vs 65) corn snake (Pantherophis Guttatus) : 315 zebra-fish (Danio rerio): 31 chicken ( Gallus gallus): 55 mouse ( Mus musculus) 65 3) Ciclagem do relógio interno 39

40 Pergunta 1: Como é determinado o n. de somitos? Pergunta 2: Como é determinado onde serão formados os membros? Pergunta 2: Como é determinado onde serão formados os membros? 40

41 Hoxc 8 está sempre no segmento torácico entre os membros Richardson et al., Development 1998 HIPÓTESE: Hoxc8 DETERMINA A REGIÃO DO FLANCO e o Hoxc6 O MEMBRO ANTERIOR 41

42 PORQUÊ AS COBRAS NÃO TÊM PERNAS? Hoxc6 Hoxc8 No embrião de Booidea, existe rudimentos de membro inferior na região cloacal 42

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