Sinalização no desenvolvimento de membros. 25/04/2017 Nathalie Cella

Transcrição

1 Sinalização no desenvolvimento de membros 25/04/2017 Nathalie Cella

2 Mini-revisão de anatomia

3 braço antebraço mão

4 Hox especifica o mesênquima que se tornará estilopódio, zeugopódio e autopódio Hox 9 e 10 especificam estilopódio Hox 11 especifica zeugopódio Hox 12 e 13 especificam autopódio (Hox 12 especifica o punho) Hox 10 especifica estilopódio Hox 11 especifica zeugopódio Hox 12 e 13 especificam autopódio

5 camundongo knockout do Hox11 não desenvolve zeugopódio (ulna e rádio) Mutação em Hox 13

6 Eixo dos membros

7 O membro se desenvolve a partir do mesoderma. Como sabemos disso? Remoção de grupo de células Transplante Marcação de células com corantes ou isótopos radioativos

8 Qualquer pedaço do campo do membro pode dar origem a um membro completo Campo do membro

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10 Formação do broto do membro (limb bud)

11 Os brotos do membro surgem devido a proliferação do mesoderma subjacente: Placa lateral esqueleto somitos músculo

12 Centros sinalizadores do broto do membro PZ = progress zone = zona de progresso AER apical ectodermal ridge = crista ectodérmica apical PZ ZPA = zone of polarizing activity = zona de polarização

13 O que determina onde o broto do membro se formará?

14 O que determina onde o broto do membro se formará? Genes Hox determinam o eixo antero-posterior, a segmentação do corpo e a região onde os apêndices (por exemplo, membros) se formarão extremamente conservados

15 Indução do broto do membro membro ectópico FGF10 COMO a expressão de FGF10 É restrita à essa região? Células expressando FGF10 foram transplantadas no flanco de um embrião de galinha

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17 O que determina que um par de membros seja Superior/Anterior? Inferior/Posterior?

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20 Tbx5 Tbx4

21 O que determina o padrão de expressão de Tbx5 e Tbx4?

22 Hoxd9 = Tbx5 Hoxd9+ Hoxc9+ Hoxb9 = Tbx4

23 Resumindo..

24 Padronização A-P (Wnt, BMP, Ac. Retinoico etc)? Hox?? FGF10 no mesoderma FGF8 no ectoderma Crescimento Tbx5/4 Definição do membro sup e inf

25 Indução da crista ectodérmica apical (AER) AER de embrião de galinha Apical ectodermal ridge

26 FGF10 é responsável pela indução da AER (crista ectodérmica apical) FGF10 Wnt3a FGF8

27 Expressão de FGF8 na AER O FGF8 secretado pela AER mantém o mesênquima abaixo dele em um estado indiferenciado e proliferativo zona de progressão (PZ)

28 Interação recíproca entre a cristal ectodérmica apical e o mesênquima subjacente

29 Em resumo.. O mesênquima induz e sustenta a formação do AER (através de FGF10) O mesênquima determina que tipo de membro se formará (anterior ou posterior) AER (através de FGF8) mantém o mesênquima da zona de progressão proliferando, promovendo o crescimento do membro no eixo proximal-distal

30 Determinação dos eixos

31 O mesênquima especifica o eixo proximal-distal PZ de embrião jovem transplantado em embrião mais velho PZ de embrião mais velho transplantado em embrião mais jovem Mecanismo ainda MUITO discutido

32 Determinação dos eixos

33 Antes do broto ser reconhecível na superfície do embrião, o mesênquima já está especificado. Se esse mesênquima for transplantado no flanco de um animal, um membro se formará com o eixo-anteroposterior do animal doador

34 ZPA zona de polarização zona de progressão ZPA = zone of polarizing activity = zona de polarização Região da mesoderme na face posterior ZPA é responsável pela polaridade do eixo antero-posterior

35 dígitos duplicados como um espelho dos dígitos normais

36 Sonic hedgehog (Shh) é o responsável pela especificação do eixo antero-posterior

37 Polidactilia Dígitos extra no lado do polegar (isso foi perguntado em aula) Camundongo mutante com dígitos extras Hibridização in situ (C) animal selvagem expressa shh na região posterior do broto do membro. (D) mutante exepressa shh tanto na região anterior quanto na região posterior do broto do membro. (setas vermelhas)

38 Quem é responsável pela expressão de Shh na ZPA? HOX

39 ELCR = early limb control region dhand Shh dhand knockout não desenvolve membros dhand knockout não expressa Shh na ZPA dhand inibe Gli3 e vice-versa Charité et al, Development 2000

40 A expressão de Shh é mantida através de um feedback + entre a cristal apical ectodérmica e a zona de polarização

41 Quem especifica a identidade dos dígitos? Shh

42 Concentração de Shh e tempo de exposição a esse fator especificam a identidade dos dígitos A) no início ambas as células progenitoras expressam Shh B) Só as células progenitoras do dígito 5 continuam expressando Shh C) Após a formação dos dígitos 4 e 5, o dígito 5 terá sido exposto a Shh por mais tempo Célula progenitor do dígito 4 Célula progenitora do dígito 5 D) dígitos 4 e 5 são especificados pelo tempo de exposição ao Shh (secreção autócrina) Dígito 3 é especificado pelo tempo de exposição ao Shh (ação autócrina e parácrina) Dígito 2 depende totalmente do Shh parácrino Dígito 1 é independente de Shh shh knockout têm dígitos todos iguais

43 Como Shh especifica a identidade dos dígitos?

44 A membrana interdigital, e não as células primordiais dos dígitos, especifica a identidade do dígito anterior Quando a membrana entre o digito 2 e 3 foi retirada, o digito 2 se transformou em 1. O mesmo ocorreu qdo foi retirado a membrana entre o 2 e 3.

45 BMP expresso nas membranas interdigitais especifica os dígitos Bead contendo noggin, inibidor de BMP

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47 Determinação dos eixos

48 O eixo dorso-ventral é especificado pela ectoderme. Wnt7a é essencial na manutenção do dorso na posição correta. normal Wnt7a-deficient vp = ventral pads vt = ventral tendons vp = ventral pads vt = ventral tendons dp = dorsal pad dt = dorsal tendons

49 FGF10 AER FGF8 Gremlin FGF10 BMP AER FGF8 Gremlin FGF10 BMP AER FGF8 ZPA ZPA TÉRMINO DA EXTENSÃO DO MEMBRO FGF8 = colapso do AER SEM AER = colapso do ZPA O eixo dorso-ventral também participa, pois animais deficientes para Wnt7a não desenvolvem dígitos posteriores, indicando que Wnt7a também é importante na determinação do eixo antero-posterior

50 Coordenação dos 3 eixos Início: FGF10 FGF8 Depois: Shh ativa Gremlin, que inibe BMP Com o crescimento do membro, gremlin não alcança mais o ectoderma; consequentemente, BMP passa a inibir a expressão de FGF8 no ectoderma Sem FGF8, a AER colapsa (apoptose) Sem a retroalimentação do AER, a ZPA não se sustenta (apoptose)

51 Esculpindo o autopódio Fator responsável pela morte celular Nas membranas interdigitais? BMPs

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