Class notes
Ontwikkelingsbiologie en Genetica - Hoorcolleges deeltentamen 2
- Course
- Institution
Aantekeningen voor alle hoorcolleges Ontwikkelingsbiologie en Genetica voor deeltentamen 2 (2019/2020)
[Show more]
1 review
By: ingevanlierop • 3 year ago
Seller
Follow
FFV
Reviews received
Content preview
Ontwikkelingsbiologie en Genetica – Hoorcolleges Deel 2Hoorcollege 1: 9 maart 2020
In het drosophila deel gaat het over stamcellen (in de kiemlijn en neuronen), weefsel proliferatie, en
groei.
Er zijn twee typen ontwikkelingsonderzoek: descriptieve experimentele embryologie (beschrijvend)
en moleculaire genetica (molecular mechanisms).
Fruitvlieg als modelorganisme:
- De fruitvlieg leeft 10 dagen. Hierdoor heb je een snelle nieuwe generatie.
- Het is makkelijk te groeien (qua zorgen en voedsel).
- Het heeft een grote genetische achtergrond, hierdoor zijn er veel tools.
- Daarnaast is het een meercellig organisme met verschillende weefsels en interacties.
- De moleculaire processen en pathways zijn vaak geconserveerd.
Forward genetics maakt gebruikt van mutant screens. Je doet aan mutagenese door chemische
mutagenese of transposon insertie.
Bij reversed genetics gebruik je overexpressie, transposon hopping (voor deleties), RNAi en
CRISPR/Cas om een specifiek gen te bestuderen.
De drosophila heeft vele genetische tools zoals:
- Markers en balancers.
- Genen die tot expressie komen op bepaalde moment of in een bepaald weefsel.
- Clonal analysis.
Elk drosophila orgaan kan een modelsysteem zijn. Zo kan de vleugel een model zijn voor morfogen
diffusie, in het oog kan planar cell polarity (PCP) bekeken worden.
External signals voor asymmetrische celdeling komen uit de niche en vertelt de cel te delen en een
dochtercel en een stamcel te vormen. De niche is de groep cellen die het signaal voor deling geeft.
Sommige cellen hennen intrinsieke signalen om de cel te polariseren en in een dochtercel en een
stamcel te delen.
De seks organen van de mannen zijn donker en ‘dome like’, dit is afwezig in de vrouw.
De man heeft ook hele kleine seks combs. Je kan het beste een man van een vrouw
onderscheiden aan de onderkant van het abdomen.
In het abdomen liggen ook de kiemlijn cellen, hier omheen zijn er ook supportcellen.
De ovaria van de drosophila liggen in de punt van het abdomen, ze hebben de vorm van
twee artisjokken. Hier ontwikkelen de oocyten zich. Elke ovarium is een ketting met kralen.
Uiteindelijk worden de kralen steeds groter en groter, en de meest uiterste is de uiteindelijke oocyt.
Een zo een kraal wordt een germarium genoemd, deze wordt uiteindelijk de egg chamber. De
stamcellen liggen helemaal aan de punt van de ketting.
,In de ovariole zitten meerdere stamcellen.
- Germ Line Stem cells (GSC): deze deelt in
een andere germline stem cell en een
differentiërende cel die de oocyt wordt, ook
wel de cystoblast.
- Escorting Stem Cells (ESC): deze deelt zich in
een andere ESC en een escorting cell. De
escorting cell voorzien de cystoblast van de
nodige factoren.
- Follicle Stem Cells (FSC): deze deelt zich in
een andere FSC en een follicle cell. Deze
vormen zich rond de egg chamber en zijn
onder andere nodig voor het positioneren
van de oocyt.
De Cap cell is de niche voor de GSC. De niche is de plek waar een klein aantal stamcellen aan zijn
verankert (close proximity). De niche produceert signalen die zo een soort micro environment vormt.
Als de GSC deelt, dan deelt er één cel weg van de niche. Hierdoor kan er één differentiëren en blijft
er één onder de invloed van de niche een GSC.
Dpp is nodig voor de germline stem cell fate. Voor Dpp is er een temperature sensitive mutant (bij
een lage temperatuur is het eiwit WT, bij een hogere temperatuur is het eiwit gemuteerd en heeft
het geen WT-functie meer). De Dpp temperatuur sensitieve mutant is steriel. Bij de mutant zijn er
geen GSCs meer bij de niche. Dpp is dus betrokken bij het onderhouden van de GSCs.
Dpp is een TGFbeta/BMP en activeert Smads. Dpp is een gesecreteerd ligand
wat bindt aan twee receptoren. De receptor is een heterodimeer van type I en
type II. Als de heterodimeer in complex is door het TGFbeta ligand binding, dan
worden er Smads geactiveerd. Smads vormen complexen met co-Smads.
Samen reguleren ze transcriptie. Doordat een ligand aan een receptor bindt
krijg je directe fosforylatie en activatie van een transcriptiefactor. Activatie van
de BMP pathway wordt dus weergegeven als een fosforylatie van Smads.
Een target van Dpp (BNP) signaling is bag-of-marbles (Bam). Bij een Dpp mutant
zie je dat de egg chamber niet kan differentiëren. Je hebt in één egg chamber
een enorme hoeveelheid aan kleine groene cellen: bag of marbles.
- In een Bam loss of functie fenotype heb je alleen GSCs, geen cyst of egg
chambers.
- Bam zorgt normaal voor de differentiatie van GSCs tot andere cell fates.
- Overexpressie van Dpp heeft hetzelfde effect als de Bam loss of functie:
bij Dpp overexpressie krijg je alleen maar GSCs.
- Dpp onderdrukt Bam.
De GSCs krijgen een Dpp ligand van de cap cell. Dit onderdrukt bag of marbles: de smads en de co-
smads worden geactiveerd door het signaal van de Cap cell. Deze transcriptie factoren onderdrukken
bam. Het Smad complex bindt aan een silencer complex van Bam en onderdrukt zo de transcriptie.
Na de GSC-deling wordt er één cel weg geduwd richting de eiproductie. Hierdoor is het niet meer
onder controle van de cap cell en krijgt het geen Dpp signaling. Hierdoor gaat Bam nu aan, en kan de
cel differentiëren. Bam wordt niet meer onderdrukt en stimuleert cystoblast differentiatie. Zonder
Bam heb je geen differentiatie meer, en blijven de GSCs dus delen (= proliferatie).
,De Cap cellen produceren Dpp, deze worden op hun beurt weer gereguleerd door
het terminal filament wat er direct tegen aan liggen. Unpaired is een ligand (van de
JAK/STAT pathway) wat gesecreteerd wordt door de terminal filament cells. Dit is
een goede kandidaat voor Dpp regulatie.
De JAK/STAT pathway is ontdekt in zoogdieren maar nog onderhouden in
drosophila. In drosophila is het ligand unpaired, de receptor is Domeless, het
kinase is HOP en de transcriptie factor is STAT92E.
Unpaired lijkt betrokken bij de regulatie en secretie van Dpp (via de Cap cells).
- Bij de unpaired loss of function verwacht je geen GSCs omdat de Dpp
productie uit staat, en Dpp zorgt voor GSC-maintenance.
- Bij de unpaired gain of function verwacht je alleen GSCs en geen cystoblast
differentiatie (bag of marbles fenotype, de Dpp pathway staat sterker aan).
Weefsel specifieiek over expressie kun je krijgen door GAL-4/UAS. Hierdoor krijg je ectopische
eiwitproductie. Bij ectopische unpaired krijg je op meerdere plekken (niet alleen bij de Cap cells)
gefosforyleerd Smad. Een antilichaam voor gefosforyleerd Smad
wordt gebruikt als een read-out van Dpp signaling.
Signaling fate in de vrouwelijke GSC-niche:
1. De terminal filament cells produceren Unpaired.
2. Dit leidt tot JAK/STAT-signalering in de cap cells.
3. Hierdoor krijg je in de cap cells Dpp productie.
4. Dpp signalering leidt in de GSCs tot Bam repressie.
5. Als de GSC zich deelt blijft er één cel onder Dpp signaling en is
bam onderdrukt is, deze cel blijft een GSC. Als de dochtercel
weg beweegt van de niche wordt bam niet meer onderdrukt
en kan de dochtercel differentiëren.
Egg chambers worden geproduceerd in het germarium. Hier heb je verschillende regio’s.
- In regio 1 liggen de nieuwe GSCs en de cystoblast. De cystoblast bestaat uit 16
interconnected cells (na 4 rondes onvolledige mitose).
- In regio 2 wordt één van de 16 cellen de oocyt en de rest de nurse cellen.
- In regio 3 wordt de oocyt gepolariseerd. De nurse cellen gaan polyploidiseren: de cel
verdubbelt het DNA maar heeft geen cytokinese. Hierdoor kan het meer eiwitten en RNAs
produceren.
De nurse cellen en de oocyt hebben incomplete delingen, door ring canals kunnen structuren door de
cellen heen gaan, ook wel de fusomes. In totaal zijn er 16 interconnected cells. Producten van de
nurse cells kunnen via de ring canal naar de oocyt. De functie van de nurse cell is het voorzien van de
oocyt van maternele producten.
Bij de eerste celdelingen is er geen tijd voor transcriptie omdat de celdelingen heel snel gaan. Voor
de eerste celdelingen gebruikt het embryo maternele producten die door de moedercellen gemaakt
worden. Zo komt het embryo door de eerste stadia van embryogenese heen. De 15 nurse cellen gaan
vervolgens dood. De ring kanalen zijn de plek waar het cytoskelet door heen gaat en waar de
maternele producten naar de oocyt gaan. In de eerste celdelingen kan een mutant embryo toch door
de eerste stadia van embryogenese komen door WT product van de moeder.
Microtubuli lopen door de ring kanalen en zijn nodig voor cargo transport. Het maternele product in
de oocyt loopt in een spiraal. Soms zie je geen fenotype doordat de moeder het embryo redt door
, maternele producten. De microtubuli zijn belangrijk voor het transport van producten naar de oocyt.
Op dit punt heeft de oocyt al een polariteit.
Par eiwitten zijn nodig voor oocyt polariteit. Posterior heb je polarisatie van oskar RNA. Bij een Par1
mutant heb je totaal geen posterior polarisatie van Oskar RNA meer.
De egg chambers roteren en krijgen zo hun vorm.
In de mannen kiemlijn heb je ook GSCs, interconnected cells en een niche. In de dome van de
mannen heb je een spiraal achtige structuur. Aan de tip van de spiralen zie je de structuren met de
GSCs. In de uiterste tip van de testes heb je de hub, dit zijn een aantal cellen die de niche vormen.
Vergelijkbaar aan de vrouwen kiemlijn heb je een stamcel die zich deelt in een andere stamcel en een
cel die de goniablast gaat vormen. In de goniablast gaan de cellen delen maar blijven ze wel weer
verbonden. De supportcellen reizen mee met de goniablast om ze te onderhouden, dit zijn de cyst
stem cells. Twee cyst cellen onderhouden de ontwikkelende kiemlijn.
De hub cell wordt omgeven door GSCs en cyst stem cells (CSC). Bij de man heb je 16 interconnected
spermatogonia na 4 delingen van de gonialblast, deze zullen wel allemaal spermacellen worden. Ook
deze hebben ring kanalen met het fuseosoom.
Manen hebben dus 16 interconnected (fusome) spermatogonia, vrouwen hebben 16 interconnected
(fusome) cystocyten.
In de hub wordt unpaired (= Dome ligand) mRNA geproduceerd. Er wordt bij de mannelijke GSCs een
vergelijkbare JAK/STAT pathway gebruikt voor GSC-onderhoud. Ook hier is gesecreteerd unpaired de
ligand wat geproduceerd wordt door de niche (=hub, vergelijkbaar aan de terminal filament bij
vrouwen). Het is nu ook de ligand van de JAK/STAT pathway. Er is veel STAT (= transcriptie factor)
expressie rond de hub. De hub produceert unpaired, dit zorgt voor STAT-expressie bij de omliggende
cellen. STAT heeft ook nog eens een positieve feedback loop. Hier omheen liggen weer cellen met
GSC-markers.
Bij de ectopiche (= gain of function) unpaired expressie verwacht je meer GSCs, bij de loss of function
juist minder. Dit gebeurt ook als je de hopscotch receptor verliest. Bij hopscotch mutanten zie je
geen GSCs meer, maar zie je alleen gedifferentieerde spermacellen.
Zonder JAK/STAT-signalering verlies je GSCs.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller FFV. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $5.88. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
53068 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now