7 Epiteeli mesenkyymi alkion akselit Epiteelimesenkyymivuorovaikutukset esimerkkin hammas

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Epiteeli-mesenkyymi-vuorovaikutukset, esimerkkinä hammas ja ihokarva • elimiä muodostuu kaikista alkiokerroksista, usein epiteelin ja mesenkyymin vuorovaikutuksesta • epiteeli ektodermi • epiteeli endodermi • mesenkyymi mesodermi • ektodermaalinen epiteeli ulokkeet (karvat, höyhenet, suomut, sarvet, hampaat) tai sisäänpainumat (hikirauhaset, maitorauhaset ym. ) • endodermaalinen epiteeli ’sisäelimet’ (maksa, haima, munuaiset, keuhkot, ym. ) • kaikkien elinten kehitys alkaa epiteelin paksuntumasta, plakodista 1

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit • kumpi aloittaa elimen kehityksen: epiteeli vai mesenkyymi? • kudosrekombinantit: mesenkyymin tai epiteelin siirto toiseen paikkaan alkiossa • kanan alkio: jalan epiteeli siiven mesenkyymi höyhen ihon epiteeli jalan mesenkyymi suomut 2

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit • nisäkkään alkio: • ihon epiteeli + hampaan mesenkyymi hammas • hammasepiteeli + ihon mesenkyymi karva • siis: yleensä mesenkyymi määrää induktion suunnan epiteelin muutos • signaalimolekyylien viestintä kuitenkin vuorovaikutteista 3

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Nisäkkään hampaan kehitys A. Hermostopienasta syntynyt mesenkyymi vuorovaikuttaa leuan epiteelin kanssa erilaistuminen B. Eri kasvutekijöiden ilmentyminen 14 -vuorokautisen hiiren sikiön alaposkihampaassa. Kiillesilmu (ei solujakautumisia brd. U, erittää useaa kasvutekijää (FGF 4, SHH, BMP 2). 3 D-rekonstruktio mikroskooppileike 4

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit FGF 4 = Fibroblast Growth Factor 4 BMP 2 = Bone Morphogenetic Protein 2 SHH = Sonic Hedgehog 5

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Nisäkkään karvan kehitys artikkeli PLo. S Biology –sarjassa (Rendl et al. PLo. S Biology 2005) indusoi pluripotenttien epiteelisolujen erilaistumisen 6

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Eri signaalimolekyylien ilmentyminen hiiren karvan tyvellä 5 eri solutyypissä (DP = karvanysty, DF = dermal fraction = ympäröivä mesenkyymi), Mx = matrix, ORS = ulompi karvatuppi, Mc = melanosyytti) perusgeenit spesifiset geenit 7

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Microarray-tekniikka Geenilastulla tuhansien geenien DNAta Geeniekspression mittaus: • Eristetään m. RNA • Käännetään c. DNA: ksi • Hybridisoidaan lastun kuopakkeiden DNA: han • Kytksetään hybridisaatioon värireaktio • Värin voimakkuus kertoo ekspressiotason Nyt myös suoraan m. RNA: n ”deep sequencing” expressiopofiili suoraan lähetti-RNA: n sekevenssoinnilla 8

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Karvan kasvun geneettinen ’backbone’ ja ’signaturen’ genominen organisaatio geenin funktio 9

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Genominen analyysi geeneittäin, ”gene ontology” Solun toiminta 10

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Karvankohottajalihaksen kiinnittyminen (Fujiwara et al. Cell 2011) Nefronektiini ohjaa sileitä lihassoluja kiinnittymään karvatuppeen 11

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit cortex dermis (verinahka) hikirauhanen karvanysty 12

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Etu-taka- ja ylä-ala-akselin kehitys 1. Sammakko • hedelmöitys kortikaalirotaatio harmaa puolikuu • jo munasolu on polarisoitunut solukoostumuksen suhteen 13

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit alkusuun ylähuulen muodostumiskohta huom: subkortikaalinen sytoplasma kääntyy animaalisen navan ja veg. navan sytoplasman kosketuspinta 14

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit ETU 30° ALA YLÄ TAKA 15

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Harmaan puolikuun merkitys tsygootti 1 solujako ’vatsakappale’ 16

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit 17

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Alkusuun yläpuolisen kudoksen siirto toinen etutaka-akseli Nieuwkoop-keskus: endodermi, indusoi ylähuulen muodostamaan mesodermia chorda etu-taka-akseli Spemann: alkusuun ylähuuli = ’organisoija’ 18

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Beta-kateniini (Wnt-signaali) ja Nieuwkoopin keskus D 19

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Proteiinit, jotka ilmenevät lähes yksinomaan Spemannin organisaattorissa dorsalisaatio (ylä/ala) goosecoid m. RNA-injektio veg. alueelle toinen akseli 20

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Etu-taka ja ylä-ala-akseleiden määräytyminen linnuilla • ylä-ala-akselin määrää p. H ph 6. 5 ph 9. 5 Na+ H 2 O + • p. H: n tai potentiaalieron kääntäminen kääntää myös akselin - 25 m. V 21

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Lintujen AP-akseli (Anterior/Posterior = etu-taka) • gravitaatio • ruskuaisen tiheyserot • ylemmäksi jäävä alkiolevyn osa posteriorinen pää radiaalinen symmetria bilateraalinen symmetria 22

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Hautomakone + automaattinen munien kääntö 23

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit alkiolevyn (radiaalisen) jako neljään neljä alkiota posterior marginal zone (PMZ) vastaa sammakon Nieuwkoop-keskusta 24

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Hensenin silmulla jo polariteetti 25

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit Vasen/oikea? • mm. sydän, perna, aortta, maksa, epäsymmetrisesti • kaikilla selkärankaisilla 2 tärkeää proteiinia • nodal - liukoinen parakriininen tekijä • Pitx 2 -transkriptiotekijä 26

7 Epiteeli mesenkyymi, alkion akselit AP-akseli nisäkkäillä • 2 signaalikeskusta • node eli solmuke (= ’Hensenin silmu’) • viskeraalisen endodermin etuosa • node ’ruumis’ • endodermin etuosa + node etuaivot • geeniekspressio muistuttaa sammakon ja linnun organisaattoria • chordin ja noggin knock-out: ei vaikutuksia yksin, mutta kaksoisknock-out alkio, jolta puuttuu etuaivot, nenä ja kasvon rakenteita • hyönteisillä kaikki on toisin* väliotsakkeeseen: The Segmentation Genes asti 27