“Legamento” degli embrioni
Attraverso gli esperimenti di trapianto di
citoplasma si è dimostrata l’esistenza di
MORFOGENI -> sostanze in grado di
determinare
lo
sviluppo
in
senso
posteriore ed anteriore delle strutture
dell’embrione
Le sostanze che si devono disporre all’interno degli embrioni a formare dei
gradienti morfogenetici AP e DV in modo da dare le informazioni POSIZIONALI
alle cellule che si trovano in ogni specifico punto dell ’ embrione sono
sicuramente PROTEINE e devono quindi essere codificate da geni!
Screenings per l’identificazione di geni importanti per lo
sviluppo, ricerca sia di mutazioni femmina sterili (ad effetto
materno) o di letali embrionali (geni zigotici)
Gli screenings effettuati da Eric Wieschaus e Christiane Nusslein-Volhard
hanno avuto successo, infatti mutazioni che alterano il normale pattern di
sviluppo sono state IDENTIFICATE, CLASSIFICATE ED ANALIZZATE nei
loro effetti
I fenotipi che sono stati ricercati sono:
-femmina-sterilità dette anche “ad effetto materno”
-letalità embrionale
191 linee mutanti (59 gruppi di complementazione) sono state identificate
sul cromosoma X
136 linee mutanti (67 gruppi di complementazione sono state identificate
sul II cromosoma
Le mutazioni femmina-sterile identificate erano di due tipi:
- funzioni geniche usate solo nell’oogenesi
- geni che funzionano sia durante l’oogenesi che durante altri
stadi dello sviluppo, ma questi sono alleli ipomorfi di geni vitali
La funzione dei geni ad effetto materno deve essere analizzata in relazione
all’oogenesi
Classificazione dei geni ad effetto materno identificati dagli screenings
3 classi per la polarità ANTERO-POSTERIORE
1 classe per la polarità DORSO-VENTRALE
GENI PER LA POLARITA’
Il gruppo ANTERIORE è
necessario per lo sviluppo
della testa e del torace
Il gruppo POSTERIORE è
necessario per lo sviluppo
dell’addome e dei tessuti
germinali
Il gruppo TERMINALE è
necessario per lo sviluppo
delle parti non segmentate
dell’ embrione
Uno dei primi mutanti presi in considerazione è stato bicoid
Femmine bcd/bcd depongono uova che si sviluppano in embrioni mancanti
della testa e del torace; corrisponde al fenotipo che si osserva in seguito ad
eliminazione del citoplasma anteriore e sostituzione con il citoplasma
posteriore (embrione bicaudal: con due addomi).
Il trapianto di citoplasma anteriore di uova wild-type, in mutanti bcd
recupera il fenotipo mutante ed il principio è localizzato esclusivamente
nella parte anteriore dell’uovo!
Iniezioni di CITOPLASMA ANTERIORE di un embrione di tipo selvatico in
una posizione qualunque di embrioni mutanti bicoid, induce la formazione
di strutture anteriori nella zona di iniezione
Il prodotto del gene bicoid si comporta quindi come un MORFOGENO
ANTERIORE
Diversi fenotipi di bicoid in relazione alla “forza” dell’allele
Wild-type bcd- (debole)
bcd- (medio)
bcd- (forte)
I fenotipi riflettono una crescente mancanza del MORFOGENO
ANTERIORE -> BICOID è il MORFOGENO ANTERIORE
Fenotipo di bicoid responsabile della determinazione anteriore
Fenotipo di nanos responsabile della determinazione posteriore
--> manca del morfogeno anteriore
--> manca del morfogeno posteriore
Espressione del gradiente di bicoid (A->P) e di nanos (P->A)
Geni ad effetto materno che alterano la polarità antero-posteriore
3 GRUPPI
Anteriori:
exuperantia
swallow
controllano bicoid (MORFOGENO ANTERIORE)
Posteriori:
oskar
vasa
valois
tudor
staufen
pumilio
controllano nanos (MORFOGENO POSTERIORE)
Terminali:
trunk
torso
Nasrat
pole hole
controllano geni coinvolti nello sviluppo dell’acron e del telson
Premi Nobel 1995 per la medicina
Ed Lewis
Christiane Nusslein-Volhard e Eric Wieshaus
Corrispondenza tra segmenti dell’embrione e segmenti della
larva, in Drosophila melanogaster
Mutanti della segmentazione
3 classi di geni zigotici della segmentazione :
• GAP
• PAIR RULE
• SEGMENT POLARITY
Mutanti GAP: tutti i mutanti di questa classe
presentano delezioni di regioni corrispondenti a
piu’ segmenti contigui. Questi loci devono
essere necessari per una suddivisione
segmentale normale di una regione contigua del
corpo;
identificano
3-4
ampie
regioni
nell’embrione.
Le zone evidenziate, mancano nei mutanti indicati
Mutanti della segmentazione: geni “pair rule”
Mutazioni PAIR-RULE o della
regola pari: tutti i mutanti di questa
classe presentano la delezione di
segmenti e specificano 7 regioni
all’interno dell’embrione
Le zone evidenziate, mancano nei
mutanti indicati
Mutanti della segmentazione: geni “segment polarity”
Mutazioni SEGMENT-POLARITY o della polarita’ dei
segmenti: tutti i mutanti di questa classe mostrano una
delezione di una parte specifica di ogni segmento con
duplicazione speculare della parte che rimane.
Specificano 14 regioni all’interno dell’embrione ( dei 14
segmenti)
engrailed
Nel mutante engrailed ci sono solo
parti anteriori dei segmenti
Le zone evidenziate, mancano nei mutanti indicati
Geni zigotici della segmentazione
