gastrulazione
La blastula deve ridistribuire le cellule/aree in modo tale da portare verso l’interno
quelle (cellule/aree) che daranno origine alle strutture endodermiche, verso
l’ esterno quelle che origineranno il rivestimento dell’ organismo e interporre a
questi due “blocchi“ le cellule/aree con destino mesodermico.
Løvtrup (1975), Landstrom & Løvtrup (1979), Keller (1975, 1976)
anfibi
localizzazione RNA materni
1. l’mRNA deve essere trasportato al polo vegetativo.
2. l’mRNA deve essere ancorato al polo vegetativo.
localizzazione RNA materni
Vg1LE (Vg1 localization element), una sequenza di circa 350 nucleotidi localizzata nella
regione 3´UTR (untranslated region) dell’mRNA di Vg1 mRNA, necessaria affinchè il
messaggero localizzi al polo vegetativo dell ’ uovo. Vg1LE è una sequenza zipcode
(C.A.P.). Vg1LE viene complessata da almeno 6 proteine, 2 sole delle quali note,
Vg1RBP/Vera e VgRBP60. Omologhi di Vera funzionano come localizzatori di mRNA
anche in altri sistemi (es. pollo).
Piccoli RNA non tradotti (Xlsirt) sono essenziali per l’associazione dell’mRNA Vg1 con
la cell cortex del polo vegetativo, ma non per il trasporto. Essi contengono stretch
complementari al mRNA per Vg1 e ne mediano l’associazione con la corticale.
localizzazione RNA materni
Vg1RBP/Vera
A
V
Vg1RBP/Vera colocalizza con il
mRNA di Vg1 ed è necessario
per la sua corretta localizzazione
al polo vegetativo dell’uovo
polarità dell’uovo
La prova sperimentale dell’imposizione di una polarità all’uovo di Xenopus da
parte di determinanti citoplasmatici viene dall’ablazione dei mRNA codificanti per
tali determinanti, VegT (Zhang et al, 1998) e Vg1 (Joseph & Melton, 1998).
La mancanza di VegT e Vg1 altera la distribuzione delle cellule nei tre foglietti
embrionali.
gastrulazione
- Le cellule acquisiscono la capacità di muoversi dopo la 12° divisione,
allo stadio di Mid-Blastula Transition (MBT), Transizione della Blastula
Intermedia.
- in MBT vengono attivati i geni dell’embrione in funzione del rapporto
cromatina/citoplasma. L’alterazione sperimentale di tale rapporto può
indurre l’attivazione dei geni dell’embrione in momenti differenti dal
previsto.
- MBT è caratterizzata dalla demetilazione dei promotori dei geni che
vanno ad attivarsi, che vengono così resi disponibili per l’interazione con
fattori trascrizionali.
gastrulazione
con la formazione del blastoporo, una sorta di fessura, determinata da un
fenomeno di invaginazione delle cellule della zona marginale, tra l’emisfero
animale e quello vegetativo
gastrulazione
L’invaginazione del blastoporo comincia con la modificazione strutturale di alcune
cellule endodermiche nella regione della zona marginale (confine tra l’emisfero
animale e quello vegetativo). Tali cellule, dette cellule a fiasco, spostano il corpo
cellulare verso l ’ interno e mantengono una residua superficie di contatto con
l’esterno.
gastrulazione
Le variazioni di forma sono prodotte dal citoscheletro, costituito da tre
polimeri proteici principali: i microfilamenti (actina), i microtubuli
(tubulina), ed i filamenti intermedi. I filamenti di actina, posti nella
corticale, sono i principali responsabili del cambiamento di forma delle
cellule.
Xenopus laevis (15.0 hours elapsed, 48 minutes/second). Il filmato mostra gastrulazione e
successiva neurulazione viste dal polo vegetativo. Le cellule a fiasco, che ‘marcano’ l’inizio dei
movimenti d’invaginazione, sono già visibili grazie all’accumulo di pigmento.
Credit: David Shook
gastrulazione
ESPERIMENTI DI RICOMBINAZIONE
Regione del blastoporo prospettico di salamandra impiantate nell’endoderma prospettico
interno formano cellule a fiasco
(da Holtfreter, 1944)
 64 cellule
Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO,
Zanichelli editore S.p.A. Copyright
© 2005
gastrulazione
(involution)
Embolia delle cellule della zona marginale
Epibolia delle cellule animali
gastrulazione - embolia
Rotazione vegetativa delle
cellule della zona marginale
sottostanti la superficie
archenteron
La FIBRONECTINA (AB-antifibronectina in giallo) e ’ una glicoproteina dimerica
responsabile del collegamento tra la matrice extracellulare e la superficie cellulare.
Presenta un'alta affinità per le Integrine (integrina a5b1), una famiglia di proteine
recettoriali intrinseche di membrana. Risulta implicata nella migrazione verso il PA
delle cellule che attuano l’embolia che ‘seguono’ la trama di fibrille di fibronectina
secreta dall’ectoderma presuntivo del tetto del blastocele.
Arg-Gly-Asp è lo stretch aminoacidico della fibronectina riconosciuto dalla Integrina.
Iniezione di questo tripeptide allo stadio di blastula causa la mancata migrazione delle
cellule mesodermiche, che rimangono all’esterno del mesoderma (C,D). Il tetto del
blastocele, via fibronectina, coordina il rimodellamento del microfilamenti di actina
delle cellule migranti.
gastrulazione
gastrulazione
Estensione convergente del mesoderma dorsale:
movimento di cellule che si inseriscono tra le cellule
adiacenti
tessuto
convergendo
verso
la
linea
mediana
del
estensione convergente mediata dalla
espressione differenziale delle proteine di
adesione protocaderina parassiale (nel
mesoderma parassiale che originerà i
somiti) e protocaderina assiale (nella
notocorda). L ’ estensione convergente è
bloccata dal dominante negativo della
protocaderina parassiale.
mesoderma parassiale
mesoderma cefalico
notocorda
protocaderina parassiale
cordina
estensione convergente mediata dal rilascio di calcio da compartimenti intracellulari. Tale
evento regola la contrazione dei microfilamenti actinici e conseguente movimento
cellulare. Le cellule specificate a divenire cefaliche non partecipano all ’ estensione
convergente; tali cellule non subiscono l’effetto del calcio in quanto esprimono il fattore di
trascrizione Otx2 che, a sua volta, attiva la trascrizione della calponina che si lega
all’actina e alla miosina impedendo la contrazione dei microfilamenti actinici.
Xnot
gastrulazione - epibolia
Dorsal axial mesoderm
Istone H3
phosphorilato
blastula
gastrula
Triturus taeniatus (Spemann)
asimmetria uovo anfibi
(Spemann)
(no nervoso
no notocorda
no somiti)
Modificazioni drammatiche della potenzialità
delle cellule in gastrulazione
cellule di gastrula a stadi precoci
non
sono
commissionate
(committed).
(sviluppo
regolativo
o
condizionato)
cellule di gastrula a stadi precoci
sono
commissionate
(committed).
(sviluppo autonomo o a mosaico)
Spemann e Mangold dimostrano che, di tutti i tessuti della
gastrula a stadi iniziali, solo il labbro dorsale del
blastoporo (derivato dalla semiluna grigia) ha un destino
predeterminato.
Il labbro dorsale di una gastrula iniziale di Triturus
taeniatus (pigmentazione scura, ) veniva impiantato in
una
gastrula
iniziale
di
Triturus
cristatus
(non
pigmentato, ) in corrispondenza della regione destinata
a divenire epidermide ventrale. Il tessuto del donatore
origina tutte le strutture mesodermiche che si formano
solitamente dal labbro dorsale del blastoporo (Hans
Spemann, Hinge Mangold, 1924).
Spemann (1938) definisce il labbro dorsale e i derivati
(notocorda,
mesoderma
precordale)
come
ORGANIZZATORE.
L ’ organizzatore induce la formazione dei tessuti
mesodermici dorsali e del tubo neurale; tale fenomeno di
INDUZIONE è detto INDUZIONE PRIMARIA.