Gastrulazione La blastula deve ridistribuire le cellule/aree in modo tale da portare verso l’interno quelle (cellule/aree) che daranno origine alle strutture.

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1 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)

2 anfibi

3 localizzazione RNA materni
l’mRNA deve essere trasportato al polo vegetativo. l’mRNA deve essere ancorato al polo vegetativo.

4 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.

5 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

6 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.

7 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.

8 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

9 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.

10 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.

11 Xenopus laevis (15. 0 hours elapsed, 48 minutes/second)
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

12 gastrulazione ESPERIMENTI DI RICOMBINAZIONE
Regione del blastoporo prospettico di salamandra impiantate nell’endoderma prospettico interno formano cellule a fiasco (da Holtfreter, 1944)

13  64 cellule Gilbert, BIOLOGIA DELLO SVILUPPO, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2005

14 gastrulazione (involution) Embolia delle cellule della zona marginale Epibolia delle cellule animali

15 gastrulazione - embolia
archenteron Rotazione vegetativa delle cellule della zona marginale sottostanti la superficie Zona Marginale che attua l’Embolia (IMZ, Involuting Marginal Zone)

16 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.

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18 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.

19 gastrulazione

20 gastrulazione Estensione convergente del mesoderma dorsale: movimento di cellule che si inseriscono tra le cellule adiacenti convergendo verso la linea mediana del tessuto

21 protocaderina parassiale cordina
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 notocorda mesoderma cefalico protocaderina parassiale cordina

22 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

23 gastrulazione - epibolia
Dorsal axial mesoderm Istone H3 phosphorilato blastula gastrula

24 Triturus taeniatus (Spemann)

25 asimmetria uovo anfibi
(no nervoso no notocorda no somiti) (Spemann)

26 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)

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28 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.