entwicklungsneurobiologie
Download
Skip this Video
Download Presentation
Entwicklungsneurobiologie

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 56

Entwicklungsneurobiologie - PowerPoint PPT Presentation


  • 97 Views
  • Uploaded on

Entwicklungsneurobiologie. IV. Musterbildung WS 2008/09. Differenzierungsspotential der Vorläuferzellen wird eingeschränkt während der Entwicklung. Regionale Unterschiede Regionale Identität. Neurale Induktion als Hemmung der Differenzierung des Ektoderms zu Epidermis.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Entwicklungsneurobiologie' - korbin


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
entwicklungsneurobiologie

Entwicklungsneurobiologie

IV. Musterbildung

WS 2008/09

slide2

Differenzierungsspotential der Vorläuferzellen wird

eingeschränkt während der Entwicklung

  • Regionale Unterschiede
  • Regionale Identität
slide4

Zellen aus dem vorderen Teil der induzierten Neuralplatte (schwarz) werden mit Zellen

aus dem posterioren Notochord (gelb) gemischt in verschiedenen Verhältnissen:

Posteriore Markergene (Hindbrain, Spinal cord) werden durch Notochord induziert.

slide8

Musterbildung und Morphogen-Gradienten

Morphogene spezifizieren direkt unterschiedliche Zell-

Schicksale durch unterschiedliche Morphogen-Konzentrationen

slide9

Musterbildung und Morphogen-Gradienten

Gradientenbildung und Aufrechterhaltung:

Bestimmt durch Produktion, Diffusion und Degradation

Diffusion erlaubt Gradienten über Felder von 50 Zellen (F. Crick)

Effektive Difusionsraten sind sehr klein

Degradation wird z.T. durch das Morphogen stimuliert (feed-f.)

slide10

Musterbildung und Morphogen-Gradienten

Interpretation von Gradienten:

(L. Wolpert: French Flag)

slide11

Musterbildung und Morphogen-Gradienten

Interpretation von Gradienten:

Es können zwischen 3-7 Schwellenwerte (Zellschicksale) durch einen

Gradienten bestimmt werden

Es werden kleine, 2-3-fache Konzentrationsunterschiede detektiert

Die Signaltransduktion ist linear (derselbe Rezeptor, derselbe Signalweg,

derselbe Transkriptionsfaktor bei unterschiedlichen Konzentrationen)

Morphogenkonzentration wird in Transkriptionsfaktorkonzentration über-

setzt (BMP4 in Smad2; Shh in Gli)

slide12

Musterbildung und Morphogen-Gradienten

Interpretation von Gradienten:

5. Unterschiedliche Gen-Promotoren besitzen unterschiedliche Affinitäten für

einen bestimmten Transcriptionsfaktor

slide13

Musterbildung und Morphogen-Gradienten

Interpretation von Gradienten:

6. Unterschiedliche Gen-Promotoren besitzen unterschiedliche Affinitäten für

einen bestimmten Repressor

slide16

1. Beispiel für A/P Musterbildung

Wnt kontrolliert A/P Musterbildung im Vorder-Hinterhirnbereich

slide17

Wnt kontrolliert A/P Musterbildung im Vorder-Hinterhirnbereich

(zusammen mit FGF und RA) - kaudalisierender Effekt

Frz bead in a: unter zukünft. MB

Wnt bead in b: unter zukünft. FB

slide20

Rhombomeren sind verschieden bzgl. Funktion ihrer Neuronen

trochlear

n.trigeminal

n.facialis

n.glossopharyngeus

n.vagus

n.hypoglossus

slide24

Transplantation von r4 nach r2

bei stage 9

A/P Identität und Hox codegleichzeitig

früh fest gelegt (stage 6-8), bevor sich

Neuralrohr schließt

Welchen Effekt hat die Eliminierung von z.B. Hoxb1?

slide25

Hoxb1 ist essentiell für die Entstehung von r4-Identität

Wie wird die Expression von Hox-Genen im Hinterhirn kontrolliert?

slide26

Kontrolle der Expression von Hox-Genen im Hinterhirn

durch Retinsäure

Wenn Retinsäure entfernt wird, fehlen r4-7, r1-3 vergrößert

Retinsäure wird lokal in

cervikalem paraxialem Mesoderm (Somiten)

Produziert, diffundiert ins Neuralrohr und

steuert Hox-Genexpression

Retinsäure führt zur A/P Transformation -

Rhombencephalon vergrößert

Mittelhirn und Vorderhirn kleiner.

Retinsäure ist ein Derivat von Vitamin A; Aktiviert sog. Kern-

Rezeptoren; ist bei vielen Musterbildungsprozessen beteiligt

z.B. A/P Polarität der Extremitäten

unterschiedliche typen von motoneuronen im r ckenmark funktion und lokalisation

Anterior-posteriore (A/P) Musterbildung im Rückenmark

Unterschiedliche Typen von Motoneuronen im Rückenmark: Funktion und Lokalisation

P

MMC

CT

A

LMC

A/P Identität von Motoneuronen im RM durch Hox-Gene bestimmt

slide29

Induktion der Hox gene Expression durch verschiedene FGF-Konzentrationen

A

5 ng/ml FGF

brachial

25 ng/ml FGF

thorakal

125 ng/ml FGF

lumbar

625 ng/ml FGF

P

jeder muskel 50 wird von einer spezifischen motoneurongruppe pool innerviert
Jeder Muskel (50) wird von einer spezifischen Motoneurongruppe (pool) innerviert

P

A

brachial

slide34

Das ventralisierende Signal aus dem Notochord ist ein

sekretiertes Protein: sonic hedgehog (shh)

slide37

Shh reprimiert Pax3,7 > Pax6

Typ I Homöobox-Gene und induziert Typ II ...

slide38

Definition von Bereichen mit unterschiedlicher Homöodomänen-Genexpression

In den unterschiedlichen Bereichen entstehen verschiedene ventrale Neuronen

slide39

Shh ist ein Morphogen

„Identische Vorläuferzellen differenzieren in Abhängigkeit von der Konzentration

eines Morphogens zu unterschiedlichen Zelltypen“

Nicht nur die Konzentration sondern auch die Dauer ist wichtig

(Dessaud et al., (2007) Nature 450, 717-720)

slide42
Im dorsalen Rückenmark entstehen Neuralleiste, Deckplatte (roof plate) und dorsale Interneuronen (C)
  • Die Entstehung erfordert dorsalisierende induktive Signale.
  • Bone morphogenetic proteins (BMPs) werden im epidermalen Ektoderm exprimiert und induzieren Neuralleiste (slug).
  • Dorsale Interneuronen enstehen später unter dem Einfluß von Signalen (BMPs) aus der Deckplatte.
musterbildung im dorsalen r ckenmark
Musterbildung im dorsalen Rückenmark

Unterschiedliche neuronale Phänotypen werden

  • durch unterschiedliche Konzentrationen von BMPs (A) als auch selektiv
  • durch verschiedene Mitglieder der BMP Familie induziert (B)
slide44
GDF-7 wird in der Deckplatte exprimiert.
  • Im GDF-7 knockout verschwindet die mATH1- Expression und D1A Interneurone entstehen nicht.
  • D1B Neurone sind nicht betroffen.
slide45

Eliminierung der Deckplatte durch Diphterietoxin-GDF7:Beweis dass die Entwicklung der dorsalen Interneurone D1A, D1B und D2 von Signalen aus der Deckplatte bestimmt wird.

slide47

Integration der A/P- und D/V Positionsinformation

ektopisch shh

shh

ektopische dopaminerge Neuronen

dopaminerge Neuronen

serotoninerge Neuronen

Motoneuronen

slide49
Prosomeren im Mittel- und Vorderhirnbereich der Neuralplatte zu erkennen durch die Expression von Transkriptionsfaktoren
a p und d v signale auch im mittel zwischen und telencephalon
A/P und D/V Signale auch im Mittel-, Zwischen- und Telencephalon

BMP

in der MHB

FGF

Shh

BMP

Shh

zusammenfassung i
Zusammenfassung I
  • A/P Musterbildung durch Gradienten sekretierter Faktoren mit kaudalisierender Funktion

(Vorderhirn Wnt, Rautenhirn Retinsäure, Rückenmark FGF)

  • A/P Muster durch Hox-Gene im Rückenmark und Rautenhirn

(durch FGF und Retinsäure induziert)

  • D/V Musterbildung durch Gradienten sekretierter Faktoren

(shh, BMPs) mit ventralisierender/dorsalisierender Funktion

  • Identische D/V Signale im Rückenmark, Hinterhirn, Mittelhirn und Endhirn (shh, BMPs).
zusammenfassung ii
Zusammenfassung II
  • D/V Muster durch Homöoprotein-Domänen (Pax6, Dlx ...)
  • durch shh, BMPs induziert.
  • Dorsale Signale aus Ektoderm, ventrale aus Mesoderm,
  • später beide ins Neuroektoderm verlagert (Boden- und
  • Deckplatte).
  • D/V Signale kommen nach A/P Muster
  • 3D-Koordinatensystem. das die regionale Identität definiert.
slide54

MHB ist ein ‚Signalzentrum‘ wie Bodenplatte/Deckplatte

(FGF8 Applikation zeigt denselben Effekt)

slide56

BMPs sind für die Entstehung dorsaler Phänotypen im ZNS verantwortlich

A) Frühes Stadium:

B) Späteres Stadium:

ad