Transcript Letölthető óravázlat

Az egyedfejlődés
alapok
Vajon ez micsoda?
Nézzük csak közelebbről…
Nézzünk meg egyetlen sejtet!
A nyálkagomba aggregációja


Az amőbák egy gyújtópontba gyűlnek össze
Az amőboid alak bipolárissá változik
A cAMP jel terjedése és a
kemotaxis


A központi sejt
kibocsát egy adag
cAMP-t, majd
átmenetileg inaktívvá
válik
A környező sejtek
állábaikkal a központi
sejt felé másznak,
miközben cAMP jelet
bocsátanak ki
A Dictyostelium nyálkagomba
termőtestének kialakulása


A mászó „meztelen
csigában” a pre-nyél
sejtek elől vannak
A pre-spóra terület a
csúcsra kerül
Miért nehéz az egyedfejlődés
problémája?
Attól, hogy valami hasznos, nem tudjuk,
miként alakult ki
 Nem építünk „embrionális” gépeket: a
fiziológia könnyű, az ontogenezis „nehéz”
 Eltérő felfogások az egyedfejlődés
mibenlétéről

Preformáció versus epigenezis


„Preformacionisták”:
homonkulusz (kis
emberke az
ivarsejtben)
Az „epigenetikus”
álláspont: az
egyedfejlődés során nő
a térbeli komplexitás
A vírus kapszid összeszerelődése

Az alegységek fehérjékből állnak
Az összeszerelődés folyamata
A Drosophila
anteroposterior
tengelyének
beállítása
A gének programozzák az
egyedfejlődést?
Bizonyos értelemben, DE
 Egy zsáknyi elefánt-fehérje nem elefánt
 Ön-összeszerelő struktúrák (self-assenbly)
 Riboszóma: 51 fehérje, 3 RNS
 Vírus részecskék spontán összeállása
 Kiegészítő templát felszínek fontossága
 A „kirakójáték-elv” korlátai

Hullámszerű jelenségek





A valódi hullámok alakja nem függ közvetlenül
attól, hogy alkohol- vagy vízmolekulák alkotják-e
a folyadékot
Kültakaró mintázatok (zebra, tigris, stb.)
Viszont a gének megváltoztatásával
megváltoztathatjuk az elefánt alakját
Valahogy a molekulák akkor is befolyásolják az
alakot, ha nem összeszerelődésről van szó
DE HOGYAN???
Turing fellépése





Alan Turing angol
matematikus
A német kód megfejtője
Az „univerzális Turinggép” megalkotója
Cikk a morfogenezisről:
Philosophical
Transactions of the Royal
Society (1952)
Mi alakítja ki a zebra
csíkjait és a gepárd
foltjait?
A kémiai állóhullám elmélete





Két anyag: inhibitor és
aktivátor
Az aktivátor segíti
önmaga és az inhibitor
keletkezését
Az inhibitor gátolja az
aktivátor keletkezését
Mindkét anyag bomlik
Az inhibitor diffúzió
sebessége jóval nagyobb
A kémiai állóhullám




Ha az egész egy jól kevert oldatban van, mindkét anyag
koncentrációja egy stacionárius szintre áll be
Ha az oldatot nem keverjük, akkor az aktivátor
koncentrációjának helyi pozitív fluktuációja felerősíti
önmagát
E fluktuáció a véletlen műve (Brown-mozgás)
Az inhibitor is elkezd termelődni, de a nagyobb
diffúziósebesség miatt a koncentráció púpja laposabb és
szélesebb lesz
Egy hal kültakarójának fejlődése


A növekedés és a REGENERÁCIÓ is a Turingmechanizmust látszik követni
Reakció-diffúzió rendszerek
A Belouszov-Zsabotyinszkij
reakció
Belouszov, 1958
 Kálium-bromát, cérium(IV)-szulfát,
citromsav és híg kénsav
 A cérium(IV) és a cérium(III) aránya
oszcillált
 A felfedezést visszautasították

Haladó hullámok a BZ-ben


Felülről
kétdimenziósnak
tűnnek
Valójában 3 dimenziós
szerkezet (tekercsek)
jelennek meg
A BZ számítógépen szimulálható

Balra a szimuláció, jobbra a felvétel
Wolpert: a „francia zászló”
A mintázatképződés egyszerű
modellje
Pozicionális információ és
mintázat-képződés


Minden ember helye
sor és ülés szerint
meghatározott a
stadionban
Minden pozícióban
meghatározott színű
posztert kell
felmutatni
Az Oncopeltus szőrmintázata: a
polaritás indikátora


A cuticulán a szőrök hátrafelé mutatnak, ami egy morfogén
grádiensére utalhat
A szelvény határának kiütése a grádiens irányának helyi
megfordulását eredményezi a szőrökével együtt
A csirke végtagjának fejlődése

A polarizáló terület adja a pozicionális információt
az antero-posterior irányhoz
A polarizáló terület hatása
Előmintázat és következmény

A morfogén a sonic hedgehog
A Drosophila
anteroposterior
tengelyének
beállítása
A bicoid anyai mRNS
kifejeződése

Az mRNS és a fehérje
helyben megfesthető,
és a koncentrációval
mélyülő tónust ad.
A 2. even-skipped (eve) csík
meghatározása



Bicoid és hunchback
fehérjék aktiválnak
Giant és Krüppel
fehérjék gátolnak
Nem túl elegáns…
Génkifejeződés és mintázat

Az expresszált gének
más és más
kombinációi a
mintázat más és más
részeit határozzák meg