pergunta 1: como é determinado o n. de somitos?€¦ · zebra-fish (danio rerio): 31 somitos...

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

Richardson et al., Development 1998

corn snake (Pantherophis Guttatus) : 315 somitosHouse snake (Lamprophis Fuliginosus): 300 somitosWhiptail Lizare (Aspidoscelis uniparens): 90 somitoszebra-fish (Danio rerio): 31 somitoschicken ( Gallus gallus): 55 somitos

mouse ( Mus musculus) 65 somitos

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Pergunta 2: Como é determinado onde serão formados os membros?

o que são somitos

SOMITOGÊNESE

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Os somitos são formados :a) De forma periódicab) Bilateralc) 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)

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Mesoderma LateralMesoderma

Paraxial

Notocorda

Mesoderma

Intermediário

Músculo,

etcRins e Gônadas

Sistema Vascular e

Hematopoiético

Anexos

Extraembrionários

O somito se forma do mesoderma paraxial, cujo nome ANTES do surgimento dos somitos é MESODERMA PRÉ-SOMÍTICO (PSM)

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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)

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

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Com a diferenciação irão se subdividir em 3 regiões que migram para localidades diferentes.

http://www.bionalogy.com/skeletal_system.htm

EPIDERME

DERME

MÙSCULO

Estrutura da pele e músculo subjacente

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Os somitos quando se desmancham formam:

•DERMÁTOMO•MIÓTOMO•ESCLERÓTOMO

Os somitos formam:

•DERMÁTOMO•MIÓTOMO•ESCLERÓTOMO

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derme

Músculo

Dermátomo

Miótomo

Sobotta

Os miótomos migram e formam músculos EPIAXIAIS (dorsais) e HIPOAXIAIS (ventrais)

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Esclerótomo vértebras e costelas

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A)Como é definido o mesoderma pré-somítico (paraxial)?

B)O que gera a periodicidade da somitogênese

O mesoderma paraxial não tem sinalização BMP

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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

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O que acontece se adicionarmos noggin A MAIS do lado direito?



A)Como são formados os somitos

B)O que gera a periodicidade da somitogênese

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A carreira de um somito: De célula mesenquimal do mesoderma lateral para um agregado celular

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Fixado

Cultivado

Expressão do Gene hairy (fator de transcrição

O gene hairy1 é expresso periodicamente no mesoderma pré-somítico

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Aulehla et al. Nature Cell Biology 10, 186 - 193 (2008)

Visualização da atividade ciclica de somitos num camudongo transgênicoP(lunaticfringe)- YFP

Hairy 1 e o relógio de segmentação

Fase I: células pré-somíticas caudais expressando hairy1Fase II: desaparecimento da expressão de hairy1 caudalFase III: formação do somito e restrição da expressão de Hairy a porção posterior do somito a ser formado

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O “relógio” interno serviria para :1) Definir o grupo de células que farão parte do mesmo somito2) Definir o momento da formação de um somito

O “relógio” é constituído de vários genes.

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Bruce M. Carlson, in Reference Module in Biomedical Sciences, 2015.

O “relógio” é constituído de vários genes. Por exemplo:Lunatic Fringe na borda anteriorHairy na borda posterior


O “relógio” é constituído de vários genes. Por exemplo:Lunatic Fringe na borda anteriorHairy na borda posterior

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Os somitos são formados :a) De forma periódicab) Bilateralc) Com identidade anteroposteriord) Com identidade axial

Modelo para determinação de segmentos no mesoderma presomítico

Fgf8

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Olivier Pourquié, "Segmentation and somitogenesis in vertebrates," in AccessScience

A formação antero-posterior de somitos é determinada por uma “maré” de FGF gerada pela região mais posterior do embrião

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O “relógio” é constituído de vários genes. Por exemplo:Lunatic Fringe é expresso com níveis menores de FGFHairy é expresso com níveis maiores de FGF

FGF

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Youtube

Como que ocorre a quebra morfológica dos segmentos?As células da região posterior do somito e da região anterior do PSM se repelem


O “relógio” é constituído de vários genes. Por exemplo:Lunatic Fringe induz indiretamente a expressão de EphAHairy induz indiretamente a expressão de ephrinB

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Develop. Growth Differ. (2008) 50, S149–S155

O contato do Receptor Ephrina (anterior) pelo ligante ephrina (posterior) causa repulsão celular

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

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HairyFGF

Esquema do modelo Clock-wavefront (Relógio-Maré)

http://www.youtube.com/watch?v=FRuKxR0T5WQ

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 2b) A espécie 1 tem somitos menores que 2c) Os dois têm o mesmo tamanho de somitos

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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:


FGF

1

FGF

2

Para que estas duas espécies tenham o mesmo número de somitos, o mesoderma lateral pré-somítico (PSM) deve ser:

a) A espécie 1 tem PSM maior que 2b) A espécie 1 tem PSM menor que 2c) Os dois têm o mesmo tamanho de PSM

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FGF

1

FGF

2




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Os somitos individuais têm uma identidade anteroposterior

Genes Hox e identidade antero-posterior dos somitos

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Vertebrados Superiores têm 4 grupos de gene Hox

A presença do Hox posterior determina a identidade de novos segmentos

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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

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

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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

Dele

ção d

e H

ox1

0D

ele

ção d

e H

ox1

1

Perda de genes Hox específicos geram perdas de segmentos vertebrais específicos

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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

ÀcidoRetinóico

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O ácido retinóico determina o padrão de expressão de Hox nos somitos

normalSem ácido retinóico

CONTROLE LIMITE POSTERIOR

Ácido retinóico altera a identidade das vértebras

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Que mecanismos poderiam gerar a diferença filogenética nos n. de somitos?



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FGF

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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:


FGF

1

FGF

2



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1)Ciclo Celular (tamanho do me. Pré-somítico)

2)Apoptose (tamanho do mes. pré-somítico)

3)Ciclagem do relógio interno


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Nature 2008

1) Ciclo CelularO Ciclo celular nos somitos de cobras é mais lento!!!

corn snake (Pantherophis Guttatus) : 315House snake (Lamprophis Fuliginosus): 300Whiptail Lizare (Aspidoscelis uniparens): 90zebra-fish (Danio rerio): 31chicken ( Gallus gallus): 55

mouse ( Mus musculus) 65

315

90 300

55

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

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3) Em cobras, o relógio é quase 4x mais rápido que em camudongo.... (315 somitos vs 65)

corn snake (Pantherophis Guttatus) : 315zebra-fish (Danio rerio): 31chicken ( Gallus gallus): 55

mouse ( Mus musculus) 65

3) Ciclagem do relógio interno

http://www.youtube.com/watch?v=gwtLL29bfnE

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Hoxc 8 está sempre no segmento torácico entre os membros


HIPÓTESE:

Hoxc8 DETERMINA A REGIÃO DO FLANCO e o Hoxc6 O

MEMBRO ANTERIOR

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PORQUÊ AS COBRAS NÃO TÊM PERNAS?

Hoxc6

Hoxc8

No embrião de Booidea, existe rudimentos de membro inferior na região cloacal

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