Il labbro dorsale di tritone induce strutture neurali nel tessuto ectodermico. gsc, espresso nel centro di Nieuwkoop, attiva fattori solubili necessari alla determinazione degli assi.

noggin La prima delle molecole solubili secrete dall’organizzatore (noggin) viene individuata da Smith e Harland (1992). Anzitutto trattano embrioni di Xenopus con Cloruro di Litio (LiCl) in modo da ottenere gastrule dorsalizzate (il LiCl aumenta l’area del mesoderma organizzatore nella zona marginale inibendo GSK3) allo scopo di aumentare la frazione degli mRNA dei geni dell’organizzatore rispetto al totale degli mRNA. Quindi costruiscono una libreria plasmidica di cDNA, dalla quale sintetizzano cRNA che vengono iniettati in embrioni irradiati con UV (quindi, ventralizzati). I messaggeri in grado di restituire agli embrioni ventralizzati l’asse dorsale codificano per i fattori d’interesse.

noggin [mRNA noggin] UV

Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, 2005 noggin Noggin induce l’ectoderma dorsale a divenire tessuto neurale ed è in grado di conferire destino dorsale a cellule mesodermiche che altrimenti andrebbero incontro a destino ventrale. Noggin lega BMP2 e BMP4, impedendo loro di legarsi ai recettori. visione dorsale visione laterale Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, 2005

chordin + nodal-related 3 pre-gastrulazione gastrulazione Chordin è stato isolato da embrioni dorsalizzati (assente in embrioni ventralizzati) per la sua capacità d’indurre assi secondari quando iniettato nei blastomeri ventrali. Si esprime nel labbro dorsale del blastoporo e, successivamente, nella notocorda. Deplezione di Chordin mediante oligonucleotidi antisenso morpholino causa assenza del Sistema Nervoso Centrale in Xenopus. Come Noggin, anche Chordin lega BMP2 e BMP4 impedendo loro di interagire coi recettori. Nodal-related 3 (Xnr-3) agisce in modo analogo a Noggin e Chordin. Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, 2005

follistatina Hemmati-Brivanlou e Melton generano un dominante negativo per il recettore dell’activina (allo scopo di bloccarne il pathway) che iniettano nell’embrione di Xenopus. Risultato: tutto l’ectoderma diventa tessuto neurale. Modello della Neurulazione per Difetto: l’organizzatore produce inibitori degli induttori dell’epidermide. Quindi, la condizione di base dell’ectoderma è neurale, mentre l’epidermide deve venire indotta. Bloccando l’induttore l’ectoderma evolve in neurale. La follistatina si lega, bloccandola, all’activina (o a molecole simili). La follistatina è espressa nel labbro dorsale del blastoporo e nella notocorda.

noggin-chordin-foll. vs. BMP4 Noggin, cordina e follistatina sono tutte e tre espresse dall’organizzatore. Tali molecole sono in effetti in grado di interagire con BMP4 (bone morphogenetic protein 4 – proteina morfogenetica dell’osso 4). A seguito di tale interazione, l’effetto induttivo di BMP4 viene bloccato. Effetto induttivo BMP4? Iniezione di mRNA codificante BMP4 in uova di Xenopus determina il (1) differenziamento di tutto il mesoderma embrionale verso un destino ventro-laterale. (2) Inoltre, non si attua embolia a livello del blastoporo. Blocco di BMP4 (espressione del recettore dominante negativo) determina (1) la formazione di un secondo asse dorsale. BMP4 induce l’ectoderma a formare epidermide.

noggin-chordin-foll. vs. BMP4 Nelle blastule in stadio avanzato, BMP4 (potente fattore ventralizzante) è espresso in tutta la regione ectodermica e mesodermica. In gastrulazione, l’organizzatore esprime il fattore di trascrizione iro1, che reprime l’espressione di bmp4, che risulta quindi ora espresso solo nella zona marginale latero-ventrale. Inoltre, la produzione di Noggin, cordina e follistatina da parte dell’organizzatore determina il blocco funzionale di BMP4 secondo un “gradiente” degli inibitori (blocco totale in prossimità dell’organizzatore, assenza di blocco nella regione ventrale).

Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S. p. A Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005

Xolloid: metalloproteasi che degrada Chordin BMP4 Xolloid: metalloproteasi che degrada Chordin Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005

BMP4 [BMP4 attiva] GENI ATTIVATI myf5 vent2 vent1, vox TESSUTO INDOTTO Notocorda Muscolatura dorsolaterale Mesoderma ventro-laterale Mesoderma ventrale, epidermide [BMP4 attiva]

regionalizzazione L’organizzatore (i)induce il tubo neurale e (ii)ne specifica le varie regioni