Biología del Desarrollo

1. Biología del Desarrollo • Interacción Celular I • Biol 3019 - JA Cardé, PhD • Universidad de Puerto Rico - Aguadilla • Enero - Mayo 2014

2. Objetivos • Al terminar la conferencia los estudiantes estarán capacitados para: • Describir 3 procesos de comunicación celular y establecer su importancia en el desarrollo, a saber: • Adhesión celular • Migración celular • Señalización celular

3. Introducción • En el desarrollo los distintostipos de celulas no existen al azarsinoqueformanestructurasorganizadas • Las mismasqueformannuestrosdedosformannuestraspiernas • Las celulasque se generan en segmentaciondebenserorganizadas en formas y establecerdistintasconecciones • Morfogenesis: procesopor el cual se forma lasestructurasorganizadas. • Como esque la materia sola se organiza a simisma en tejidosembrionarios?

4. Introducción • Como esque la materia sola se organiza a simisma en tejidosembrionarios? • Estapregunta se puedesubdividirparasuanalisis? • Remak 1850 • Como se formantejidosseparados de poblaciones de celulas? • Just y Holtfreter (1940) • Como se construyenorganos a partir de tejidos? • Como se forman los organos en lugaresparticulares y comolascelulasmigran hasta esospuntos? • Como los organos y suscelulascrecen y estecrecimientoescoordinado? • Como los organosadequierenpolaridad?

5. Adhesión celular • Diferenciación se enfoca a nivel nuclear • Morfogenesis se enfoca a nivel membranal (superficial) • Interacción celular • Larga distancia: control hormonal • Corta distancia: contacto célula a célula.

6. Celulas reagregadas se segregan espacialmente? • Epidermo presumtivo pigmentadas • Mesodermo (Placa neural) no pigmentada • Desagregarlas por pH • Mezclarlas • Restaurar el pH • Estudiar el comporta-miento • Se segregan y organizan

7. La posición final de las células segregadas refleja su lugar en el embrión El mismo experimento • Mesodermo migra hacia el centro con respecto a ectodermo y mesodermo (A y B) • Las tres juntas: endodermo se separa de las otras y es envuelto por estas Afinidad selectiva – regiones de una son afines a regiones de otra capa Esta cambia durante el desarrollo

8. Hipotesis de adhesión diferencial Surface Tension Dyne/cm Limb bud – Green (20.1) BUD Pigmented Epithelium – Red 12.6 • Termodinámica de interacción celular • Células con la mayor atracción superficial migran central • Todas las células pueden tener las misma proteinas de superficie • La expresión diferencial de estas, crea mas o menos adhesión y PLT mas o menos atracción • Cadherinas – moléculas de adhesión dependientes de Ca+2 • Cruciales en segregacion y organizacion Epit Heart –yellow 8.5 Heart Liver- Blue 4.6 Liver Neural Retina – orange 1.6

9. Cadherinas y Cateninas • Cad externas y Cat internas • Forman complejo que mantienen juntos los epitelios • Se unen al citoesqueleto, relacionados a unidad mecanica • Sin caderina celulas disgregan • Con caderina permanecen asociadas • Importancia de cantiad de caderinas para morfogenesis correcta • N, R, B – bloquearlas con anticuerpos y ver que pasa BACK

10. Adhesión celular BACK

11. Migración Celular • Característica común de epitelio y mesénquimas • Combinación de mobilidad y guía1. Polarización por quimiotaxis2. Protrusión – polimerización de attina filopodia, lamelopodia, 3. Adhesión a sustrato extracelular vía integrinas unidas a actina4. Liberacion de adhesiones posteriores • Ocurre por instrucciones internas (núcleo) o por instrucciones externas (quimiotaxis extracelular) BACK

12. Señalización Celular • Como funciona el ojo de vertebrados? • LuzCórnealentediámetromúsculos enfoque  retina neural • Como se consigue el arreglo con tal presición? • Señalización está presente en adhesión, segmentación, migración y diferenciación • Estas señales pueden ser recíprocas • Clave para la construcción de órganos

13. Señalización Celular • PLT un grupo de células modifica en otras su forma, frecuencia mitótica, destino celular • Inducción: interacción a corta distancia entre diferentes tejidos (historia y propiedades) • Inductor: productor de señal • Factor paracrino: factor secretado que afecta tejidos adyacentes • Ej: Branchless en Drosophila (traqueas) • Inducido: tejido afectado • Receptor (Breathless) • Competencia: habilidad de la celula del tejido para responder al inductor

14. Señalización Celular • OJO: Inductorinducidocompetencia: habilidad de la célula para responder • Vesículas ópticas salen, influyen sobre ectodermo para formar lentes • Lentes sobre vesículas para forma retina • Cambio vesícula óptica de lugar y? • Ectodermo de cabeza si se induce ojo • Ectodermo del tronco no se induce ojo Figura 3.14 Asignada

15. Señalización Celular - Recíproca • Inducción es Recíproca • Inductor es inducido por el inducido • Lente induce otros tejidos • Vesícula óptica se convierte en la copa óptica • Su pared retina pigmentada y retina neural • Vesícula induce ectodermo en lente antes de ser retina

16. Señalización Celular - Recíproca • Inducción puede ser instructiva o permisiva • Instructiva: una señal del inductor es necesaria para inducir expresión genética de novo • Sin esa señal la célula inducida no se diferencia • Permisiva: el tejido inducido ya fue previamente determinado, solo necesita un ambiente para expresar el rasgo o diferenciarse (matriz extracelular)

17. Señalización CelularEj de inducción Todos los órganos consisten de epitelios asociados con mesénquima

18. 1ra: Inducción regional-específica -Células de diferentes regiones de la dermis (mesénquima) -recombinadas con epitelios (epidermis) Mesénquima del ala: plumas de vuelo Mesénquima del muslo plumas de muslo Mesénequima del pie: escamas y garras PLT La estructura cutánea resultante depende del origen del mesodermo

19. 2da : Inducción genético-específica • Transplantes recíprocos de ectodermo oral de salamandra y sapos en gástrula • Resulta en: • Salamandras con rasgos de renacuajo • Renacuajos con rasgos de salamandras • Mesénquima puede dar instrucciones a epitelio, • Epitelio puede responder dentro de su limitación genómica

20. Como se comunican Inductor e Inducido? • Algunas inducciones son bloqueadas por filtros entre epitelio y mesénquima; otras no • Inducciones • Juxtacrinas – membranas juxtapuestas • Paracrinas – factores difundibles entre 40-200um • Autocrinas -