OBG – Ontwikkelingsbiologie en
genetica
Hoorcolleges deel 1
Introduction
Structuur van de cursus
❖ Practica: C. elegans is op de uni, zebravis niet
▪ Manual lezen én filmpjes kijken vóór practicum
▪ Ook toetsstof
▪ Antwoorden moeten naar Inge en naar .. Bakker gestuurd worden
▪ 11 februari (gezamenlijke groep), 18 + 23 februari (gescheiden groepen)
❖ 4 werkcolleges (assignments)
❖ Artikel presentaties
▪ Je moet alle artikelen lezen
▪ Bij presentatie moeten 2 personen presenteren, aan het einde 2 MC vragen
▪ Powerpoint sturen naar Inge: dit gaat op Blackboard
▪ Aanwezigheid is verplicht!
❖ Toets
▪ Op de campus
▪ Hoorcolleges, werkcolleges, practica én artikelen zijn allemaal toetsstof
▪ Minimaal een 5 voor 1 toets, samen moeten de toetsen een 5.5 zijn
Lecture 1: Developmental Biology and Genetics-an introduction (SH)
Overzicht van de cursus
❖ Gericht op onderzoek: nadenken over mechanismen en hoe je inzichten verkrijgt
❖ Hoe kan een enkele cel zich ontwikkelen tot een complex multicellulair organisme
met veel specifieke celtypen, weefsels en organen? Wat maakt cellen anders van
elkaar, hoe krijgen prolifererende cellen celfates, hoe blijven ongedifferentieerde
stamcellen behouden?
❖ Veel verschillende processen moeten goed gedaan en gecoördineerd worden tijdens
ontwikkeling
▪ Celproliferatie, differentiatie, migratie, morfogenese, groei, celdood,
homeostase
▪ Totipotente prolifererende cellen > post-mitotische gedifferentieerde cellen
❖ Hoezo de combinatie ontwikkelingsbiologie met genetica?
▪ Vinden welke genen belangrijk zijn bij de ontwikkeling
, * Reverse genetica: je start met een gen naar interesse, gaat deze dan
inactiveren (knock-out) om te kijken wat de functie is.
* Klassieke genetica (forward genetics): je wil weten welke genen
belangrijk zijn bij een ontwikkelingsstap en zoekt naar mutanten, die in
dit proces een error hebben. Dan op zoek naar welk gen gemuteerd is
(molecular cloning)
▪ Onderzoeken hoe genen samenwerken in regulatoire netwerken
* Zijn de genen onderdeel van een signaal transductie pathway?
* Genetische epistase analyse: in welke volgorde functioneren genen?
▪ Het moleculaire mechanisme vaststellen
* Combineren van genetica, moleculaire biologie, celbiologie, biochemie
en ga maar door
❖ Modelsystemen zijn nodig om ontwikkelingsbiologie te begrijpen
▪ Specifieke dieren zijn geselecteerd als DE genetische modellen voor
onderzoek
* C. elegans, zebravis, Drosophila, muizen
* Goedkoop, makkelijk te groeien, snelle replicatie
❖ Fundamentele biologiecursus: maar het is uiteindelijk wel belangrijk voor
regeneratieve therapie en kankerbehandeling (klinisch belang)
▪ Stamcellen: cellen die zichzelf regenereren (self-renewal) én tegelijkertijd
cellen produceren die weefsels kunnen herstellen
* Totipotent > pluripotent > multipotent/unipotent
▪ Asymmetrische delingen (stamcel + cel die gaat differentiëren) zorgen voor
celdiversiteit en behoud van weefselspecifieke stamcellen
❖ Alle cellen hebben dezelfde DNA:
welke processen zorgen voor variatie tussen de celtypen?
,C. elegans kiemlijn ontwikkeling
C. elegans – opfrissen
❖ De nematode is een simpel organisme, heeft efficiënte genetica, is transparant en de
gehele cel lineage is bekend (959 somatische nuclei)
❖ Cyclus van 3 dagen met 4 larvenstadia tot het adulte stadium
▪ De celdelingen zijn highly reproducible: de vorming en differentiatie van elk
celtype kan gevolgd worden met single-cell resolution
❖ C. elegans
heeft 2 geslachten: hermafrodiet en man
▪ Hermafrodiet: oöcyten bewegen door spermazakje heen en worden zo
bevrucht. Handig want je hoeft geen dieren te kruisen
* Het dier is eerst man: maakt sperma, en daarna vrouw: productie
oöcyten
▪ Mannetje: XO fenotype.
Germline
❖ De germline is een speciaal weefsel
▪ Behoud van totipotente status: alle cellen en weefsels van de volgende
generatie ontwikkelen uit kiemcellen (germline > totipotent zygote)
▪ Speciale celcyclus controle: switch tussen mitotische en meiotische celdeling
▪ Immortal: kiemcel DNA wordt voor altijd door gegeven
* Behoud is dus erg belangrijk > extra bescherming, efficiënte DNA
repair pathways, suppression/silencing van vreemd DNA
, ❖ Germ precursor cel wordt gevormd, gaat aan de kant (P4). Daarna bewegen ze naar
binnen bij gastrulatie en ze delen nog: P4 > Z2 en Z3. De somatische cellen bewegen
naast deze precursor kiemcellen: dit zijn Z1 en Z4.
▪ Somatische gonaden vormen en delen, de kiemcellen migreren mee naar
uiteinden. Daarna gaat de beweging dorsaal, terug naar het midden van de
nematode (L3). Germ cells prolifereren, ondergaan meiose om dan de
spermatogenese in te gaan.
▪ Er vinden dus meerdere switches plaats:
❖ Van
mitose naar meiose
▪ Meiose vs. mitose (IPMAT):
* Meiose heeft een verlengde profase: de
maternale en paternale chromosomen gaan
paren en hechten (synapsis) > crossing over.
* Meiose I: homologe chromosomen uit elkaar
* Meiose II: zusterchromatiden uit elkaar
▪ De meeste germ-precursor cellen zijn in meiose I
profase (waarbij homologen gaan paren)
❖ Distal tip cell (DTC) zal wel iets te maken hebben met de proliferatie die de cellen
daarachter ondergaan. Het heeft grote extensies dus zou het zo de achterliggende
cellen signaleren?
▪ De DTC werd kapot gemaakt > celproliferatie in de hele germline stopt. Er
blijven nog maar 4-8 nuclei over die spermacellen vormen.
▪ De DTC zorgt dus voor het behoud van de mitotische stamcelpopulatie
Genetische analyse
