Il labbro dorsale di tritone induce strutture neurali nel tessuto ectodermico.
gsc, espresso nel centro di Nieuwkoop, attiva fattori solubili necessari alla
determinazione degli assi.
noggin
La
prima
delle
molecole
solubili
secrete
dall’organizzatore (noggin) viene individuata da Smith e
Harland (1992). Anzitutto trattano embrioni di Xenopus
con Cloruro di Litio (LiCl) in modo da ottenere gastrule
dorsalizzate (il LiCl aumenta l’area del mesoderma
organizzatore nella zona marginale inibendo GSK3) allo
scopo di aumentare la frazione degli mRNA dei geni
dell’organizzatore rispetto al totale degli mRNA. Quindi
costruiscono una libreria plasmidica di cDNA, dalla
quale sintetizzano cRNA che vengono iniettati in
embrioni irradiati con UV (quindi, ventralizzati). I
messaggeri in grado di restituire agli embrioni
ventralizzati l’asse dorsale codificano per i fattori
d’interesse.
noggin
UV
noggin
Noggin
induce
l’ectoderma
dorsale a divenire tessuto
neurale ed è in grado di
conferire destino dorsale a
cellule
mesodermiche
che
altrimenti andrebbero incontro
a destino ventrale.
Noggin lega BMP2 e BMP4,
impedendo loro di legarsi ai
recettori.
visione dorsale
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, 2005
visione laterale
chordin + nodal-related 3
pre-gastrulazione
gastrulazione
Chordin è stato isolato da embrioni dorsalizzati (assente in embrioni ventralizzati) per la sua capacità
d’indurre assi secondari quando iniettato nei blastomeri ventrali. Si esprime nel labbro dorsale del
blastoporo e, successivamente, nella notocorda. Deplezione di Chordin mediante oligonucleotidi antisenso
morpholino causa assenza del Sistema Nervoso Centrale in Xenopus. Come Noggin, anche Chordin lega
BMP2 e BMP4 impedendo loro di interagire coi recettori.
Nodal-related 3 (Xnr-3) agisce in modo analogo a Noggin e Chordin.
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, 2005
follistatina
Hemmati-Brivanlou
e
Melton
generano
un
dominante negativo per il recettore dell’activina
(allo scopo di bloccarne il pathway) che iniettano
nell’embrione
di
Xenopus.
Risultato:
tutto
l’ectoderma diventa tessuto neurale.
Modello
della
Neurulazione
per
Difetto:
l’organizzatore produce inibitori degli induttori
dell’epidermide. Quindi, la condizione di base
dell’ectoderma è neurale, mentre l’epidermide
deve
venire
indotta.
Bloccando
l’induttore
l’ectoderma evolve in neurale. La follistatina si lega,
bloccandola, all’activina (o a molecole simili). La
follistatina è espressa nel labbro dorsale del
blastoporo e nella notocorda.
noggin-chordin-foll. vs. BMP4
Noggin, cordina e follistatina sono tutte e tre espresse dall’organizzatore. Tali molecole sono in effetti in
grado di interagire con BMP4 (bone morphogenetic protein 4 – proteina morfogenetica dell’osso 4). A
seguito di tale interazione, l’effetto induttivo di BMP4 viene bloccato.
Effetto induttivo BMP4?
Iniezione di mRNA codificante BMP4 in uova di Xenopus determina il (1) differenziamento di tutto il
mesoderma embrionale verso un destino ventro-laterale. (2) Inoltre, non si attua embolia a livello del
blastoporo.
Blocco di BMP4 (espressione del recettore dominante negativo) determina (1) la formazione di un
secondo asse dorsale.
BMP4 induce l’ectoderma a formare epidermide.
noggin-chordin-foll. vs. BMP4
Nelle blastule in stadio avanzato, BMP4 (potente fattore ventralizzante) è espresso in tutta la regione
ectodermica e mesodermica. In gastrulazione, l’organizzatore esprime il fattore di trascrizione iro1, che
reprime l’espressione di bmp4, che risulta quindi ora espresso solo nella zona marginale latero-ventrale.
Inoltre, la produzione di Noggin, cordina e follistatina da parte dell’organizzatore determina il blocco
funzionale di BMP4 secondo un “gradiente” degli inibitori (blocco totale in prossimità dell’organizzatore,
assenza di blocco nella regione ventrale).
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO,
Zanichelli editore S.p.A. Copyright
© 2005
Xolloid
Chordin
BMP4
Xolloid: metalloproteasi che degrada Chordin
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005
BMP4
GENI ATTIVATI
TESSUTO INDOTTO
Notocorda
myf5
Muscolatura dorsolaterale
vent2
Mesoderma ventro-laterale
vent1, vox
Mesoderma ventrale, epidermide
regionalizzazione
L’organizzatore (i)induce il tubo neurale e (ii)ne specifica le varie regioni
