GENES DE EFECTO MATERNO CUNTO DE LA MADRE

GENES DE EFECTO MATERNO

¿CUÁNTO DE LA MADRE? Embrión Muere Bicoid: letal en homocigosis -/+/x Mosaico ♀ +/+ ♂ -/- +/Muere Todo el producto del gen necesario para el desarrollo viene de la madre: EFECTO MATERNO CLÁSICO

¿CUÁNTO DE LA MADRE? Embrión Muere Engrailed: letal en homocigosis -/+/- ♂ -/- +/x x Mosaico ♀ +/- ♀ ♂ +/- Sólo importa el genotipo del cigoto: EFECTO CIGÓTICO CLÁSICO Mismos defectos -/- Muere

¿CUÁNTO DE LA MADRE? Extra sex combs (esc) +/- ♀ -/- +/- ♂ x Muere -/- +/- ♀ ♂ ♀ -/-/- Vive -/- ♂ +/- ♀ ♂ T 2 y T 3 como T 1 NO todo el producto del gen necesario para el desarrollo viene de la madre

¿CUÁNTO DE LA MADRE? Embrión Muere Notch: letal en homocigosis -/- ♀ +/Se comporta como letal cigótico -/- Mosaico La madre aporta pero no es suficiente El producto materno es importante - + Mosca Notch - - Muere (mas daños) - 3+ Muere

¿UN GEN POR FENOTIPO? • “Ellipse”. Afecta al desarrollo del ojo, dominante (ganancia de función). Letal en homocigosis. • “Faint little ball”. Descubierto en búsqueda de letales cigóticos. • “Torpedo”. Descubierto en búsqueda de estériles femeninos: en homocigosis alteraciones folículos de la hembra. También afecta al desarrollo del embrión: efecto letal materno. Las tres mutaciones lo son por alteraciones del mismo gen: actúa en distintos momentos del desarrollo.

LA IMPORTANCIA DE LAS SERIES ALÉLICAS wt Distintos alelos mutantes del mismo gen

SISTEMAS MODELOS ANIMALES Cnidarios Poríferos

ESTRUCTURA FLORAL TÍPICA

ESTRUCTURA FLORAL TÍPICA Arabidopsis thaliana Antirrhinum majus

ESQUEMA DE UNA FLOR TÍPICA

¿Cómo surge ese patrón desde un meristemo sin él?

estambre pétalo sépalo carpelo 1 2 3 4

LA IMPORTANCIA DE LOS MUTANTES Hay mutantes en los que está alterado el patrón floral, NO la morfología de sus partes

Mutante “A” Estructura floral: carpelos, estambres, carpelos

Mutante “B” Estructura floral: sépalos, carpelos, carpelos

Mutante “C” pétalos en vez de estambres Estructura floral: sépalos, pétalos, nueva flor

Mutante “C” Una nueva flor en vez de carpelos Estructura floral: sépalos, pétalos, nueva flor

EL MODELO “A, B, C” sépalos pétalos estambres a ab bc c carpelos Tres tipos de genes “master” que definen los territorios del patrón floral

¿CÓMO SURGEN LOS MUTANTES TIPO “B”? sépalos pétalos estambres a ab bc sépalos carpelos a carpelos

¿CÓMO SURGEN LOS MUTANTES TIPO “A”? sépalos pétalos estambres carpelos a ab bc estambres c carpelos c bc bc c carpelos

¿CÓMO SURGEN LOS MUTANTES TIPO “C”? sépalos pétalos estambres sépalos a ab bc pétalos c carpelos a ab ab a sépalos

3 4 3 2 1 estambre carpelo estambre sépalo A C pétalo 1 2 pétalo sépalo B B C A

A A C carpelo sépalo C carpelo B sépalo carpelo C estambre pétalo sépalo A carpelo sépalo pétalo estambre Normal Mutante B B C A

C C C A C estambre carpelo B carpelo estambre pétalo sépalo A carpelo sépalo pétalo estambre Normal Mutante A B B C C

B A * sépalo A pétalo C pétalo B sépalo C estambre pétalo sépalo A carpelo sépalo pétalo estambre Normal Mutante C B A

Dobles y triples mutantes Doble mutante “b”, “c” Estructura floral: sépalos, sépalos Triple mutante “a”, “b”, “c” Todo son hojas

Patrones de expresión Gen “master” clase “C” Expresión en verticilos 3 y 4 Gen “master” clase “B” Expresión en verticilos 2 y 3 Estos genes delimitan territorios para dar PREPATRONES que “leerán” otros genes para dar las distintas estructuras florales. NO determinan cómo hacer las estructuras florales sino DÓNDE ubicarlas

Los genes “master” delimitan regiones en el meristemo floral

1 2 3 A A 4

1 2 3 4 B B

1 2 3 4 C C

APARICIÓN PROGESIVA DE PATRONES Zonas a lo largo del eje A/P 14 parasegmentos Borde anterior y posterior de cada parasegmento Identidad de cada región

COMUNICACIÓN ENTRE CÉLULAS

CAMBIOS EN LA COMPETENCIA

TIPOS CELULARES EN LOS OMATIDIOS DE DROSOPHILA ca. 800 omatidios Mutantes en los que NO se desarrolla R 7: sev, boss, sina 20 células (8 fotoreceptores, el resto células lentes) R 8 primera en diferenciarse

ANÁLISIS DE MOSAICOS Células mutantes son albinas sev+ se necesita en R 7 Mutante AUTÓNOMO boss+ se necesita en R 8 Mutante NO AUTÓNOMO TF Sevenless-in-absentia (Sina)

PATRONES DE EXPRESIÓN DE sev Y boss Invaginación mediada por Sev Boss Sev Proteína Sev Rubin, G. M. (1991) Trends Genet. 7: 372 -377 Proteína Boss

DESARROLLO DE LA VULVA EN CAENORHABDITIS ELEGANS Gónada “Anchor cell” Hipodermis Vulva madura: 22 células. 8 en v. primaria (de P 6. p) 14 en v. secundaria (de P 5. p y P 7. p)

ESPECIFICACIÓN DE LA “ANCHOR CELL” Células Z 1. ppp y Z 4. aaa inicialmente equivalentes LIN-12 (Notch) Receptor Fluctuaciones aleatorias lag-2 lin-12 lag-1 (CSL TF) lag-2 LAG-2 (Delta) Señal lin-12 “Anchor cell” RUPTURA DE LA SIMETRÍA Fluctuaciones amplificadas Célula VUC (“ventral uterine”)

PRUEBAS GENÉTICAS wt AC lin-12 (pf) VUC AC AC lin-12 (gf) VUC

OTROS CASOS DE RUPTURA DE SIMETRIA POR DELTA-NOTCH TF tipo b. HLH Tipos celulares en el intestino delgado Unas pocas células especializadas por inhibición lateral

OTROS CASOS DE RUPTURA DE SIMETRÍA POR DELTA-NOTCH TF tipo b. HLH TFs tipo b. HLH Neurogénesis en Drosophila SIN Delta o Notch: más neuroblastos Neurogénesis en vertebrados MÁS Delta o Notch SIEMPRE activo: menos neuronas Delta INACTIVO: más neuronas

INDUCCIÓN DESTINO VULVAL LIN-31 fosf es TF activo Destino vulval Receptor Tyr-kinasa EGF-like Inhibición destino v. 1º P 3. p P 4. p P 5. p P 6. p P 7. p P 8. p

PRUEBAS GENÉTICAS (MOSAICOS) LIN-3 wt LET-23 P 5. p y P 7. p let-23 -: la señal via lin-3 no es necesaria para V. 2º Sólo AC es lin-3 - P 6. p let-23 -: el destino de P 5. p y P 7. p inducido por P 6. p una vez V. 1º Todas las VCPs let-23 - Modelo predicho

PRUEBAS GENÉTICAS (PAPEL DEL RECEPTOR LIN-12) LIN-3 LIN-12 Hay 2 AC: más señal LIN-3 (P 4. p y P 8. p V. 1º) pero no se produce V. 2º No hay AC (no se produce V. 1º), pero todas son V. 2º

DESARROLLO DENTAL FGF 8 BMP 4 Msx 1, 2 Molares Incisivos

DESARROLLO DENTAL FGF 8 BMP 4 Pax 9 Condensación Espacio Diente

DESARROLLO DENTAL Shh “Enamel knot” FGF 4 BMP 4

DIENTE DE GALLINA INDUCIDO POR MESÉNQUIMA DE RATÓN

Fig. 1. Phenotypic and molecular comparison between putative chick dental lamina and mouse dental lamina TFs importantes para el desarrollo de dientes Epitelio Mesénquima ¿Por qué no se expresan en esa zona en gallina? Chen, Yi. Ping et al. (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 10044 -10049 Copyright © 2000 by the National Academy of Sciences

Fig. 2. Expression of Bmp 4 is absent from distal chick mandibular epithelium BMP 4 induce Msx 1/2 No hay BMP 4 en esa zona Reprime BMP 4 puede inducir Msx 1/2 en mesénquma de gallina. No lo hace porque no está Induce Mandibula gallina CON expresión previa Pax 9 FGF 8 y BMP 4 pueden actuar en gallina sobre Pax 9 como en ratón Mandibula gallina SIN expresión previa Pax 9 Chen, Yi. Ping et al. (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 10044 -10049 Copyright © 2000 by the National Academy of Sciences

Fig. 3. Induction of chick oral epithelial appendages by BMP and/or FGF Podrían formarse dientes (señales conservadas) pero hay algunos cortes en las rutas de señalización +BMP 4, FGF 4 -BMP 4, FGF 4 (no Shh) Chen, Yi. Ping et al. (2000) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 10044 -10049 Copyright © 2000 by the National Academy of Sciences

DIENTES EN EL MUTANTE DE GALLINA talpid 2 (ta 2) La mutación ta 2 es recesiva y suele ser letal en el embrión. No se conoce el gen afectado pero parece afectar a la ruta de señalización de shh

INTERACCIONES CÉLULA-CÉLULA

FLUJOS DE Ca 2+ EN EL DESARROLLO

LOS RETINOIDES COMO MENSAJEROS

EFECTO DE RETINOIDES EN REGENERACIÓN EN ANFIBIOS

SEÑALIZACIÓN POR TGFβ Y FGF Dimerización Proteína G (activa unida a GTP) Smad 4 La ruta es a través de Ser-Thr RKs BMP Smad 1, 5, 8 Nodal, TGFβ, Activinas Smad 2, 3 La ruta es a través de Tyr RKs

SEÑALIZACIÓN POR HEDGEHOG Proteolisis de CI: fragmento REPRESOR No hay proteolisis de CI: ACTIVADOR

SEÑALIZACIÓN POR Wnt Rutas alternativas Ruta canónica de señalización

SEÑALIZACIÓN POR DSL vg. Delta

ADHERENCIA INTERCELULAR Señalización intracelular Citoesqueleto Señalización Heterodímero α, β Segregación de dos líneas celulares con distinta expresión de P-cadherina