COME SI DEFINISCE IL FENOTIPO DIFFERENZIATO? Lezioni dallo sviluppo embrionale: con Tre meccanismi fondamentali INDUZIONE, INIBIZIONE LATERALE e

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1 NOTA BENE!!

2 COME SI DEFINISCE IL FENOTIPO DIFFERENZIATO? Lezioni dallo sviluppo embrionale: con Tre meccanismi fondamentali INDUZIONE, INIBIZIONE LATERALE e DETERMINANTI CITOPLASMATICI. BY CELL-CELL COMUNICATION=INDUCTION (via EXTRACELLULAR GROWTH FACTORS) BY MATERNAL CYTOPLASMIC DETERMINANTS

3 COME VIENE CONTROLLATA l ESPRESSIONE GENICA? SEGNALI EXTRACELLULARI E GRADIENTI GLI STESSI SEGNALI CHE DANNO FORMA ALL EMBRIONE SONO CRUCIALI PER IL MANTENIMENTO DEI TESSUTI ADULTI

4 La cascata di trasduzione di TGFbeta Smad4

5 Attivazione del complesso recettoriale Il ligando porta assieme i due recettori ser/thr chinasi 2. Il recettore2 fosforila il recettore1 (smascherandone il sito attivo) 3. Il recettore1 fosforila le R-Smad 4. R-Smad sono liberate dalle ancore citoplasmatiche e vanno al nucleo NB: praticamente non esiste amplificazione del segnale

6 TGF-beta promuove l accumulo delle R-Smad al nucleo +TGFbeta

7 Legame al DNA Attivazione da parte del recettore Dimerizzazione con le altre Smad

8 Un modello per l attivazione delle R-Smad regolata da P-rilazione

9 Le Smad formano complessi trimerici tramite i domini MH2 R-Smad P P Smad4 R-Smad

10 Una via di segnale, molte risposte

11 TGF-beta ha funzioni pleiotropiche nei tessuti adulti

12 le Smad hanno cofattori specifici su promotori diversi: regolazione del ciclo cellulare p53 p15 p53 p21

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14 Le due facce di TGFb nel cancro oncosoppressore pro-invasivo

15 Fig. 1. TGF-{beta} switches from tumor suppressor in the premalignant stages of tumorigenesis to prooncogene at later stages of disease leading to metastasis Roberts, Anita B. and Wakefield, Lalage M. (2003) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100,

16 Una via di segnale, molti outputs trascrizionali COME? Caso 1: Le smad come Switch per fattori di trascrizione tessuto specifici

17 le Smad promuovono la trascrizione dei propri cofattori

18 Una via di segnale, molti outputs trascrizionali COME? Caso 2: piu difficile. Input quantitativi e risposte qualitative

19 GRADIENTS OF MORPHOGENES, THE FRENCH FLAG ANALOGY The French flag analogy for the operation of a gradient of positional information. (A) In this model, positional information is delivered by a gradient of a diffusible morphogen from a source to a sink. The thresholds indicated on the left are cellular properties that enable the gradient to be interpreted. For example, cells becomes blue at one concentration of the morphogen, but as the concentration declines below a certain threshold, cells become white. Where the concentration falls below another threshold, cells become red. The result is a pattern of three colors. (B) An important feature of this model is that a piece of tissue transplanted from one region of an embryo to another retains its identity (as to its origin), but differentiates according to its new positional instructions. This phenomenon is indicated schematically by reciprocal grafts between the flag of the United States of America and the French flag (After Wolpert 1978.)

20 ANIMAL CAP CELLS ARE MULTIPOTENT

21 Sir John Gurdon: A gradient of Activin (TGF-β) causes differential gene expression

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23 I complessi nucleari delle R-Smad vengono continuamente dissociati permettendo di regolare in maniera dinamica (tempo/concentrazione) le Smad attive

24 Gradienti inversi. Ovvero IL CONTROLLO EXTRACELLULARE DEI TGFb

25 HANS SPEMANN AND HILDE MANGOLD: THE ORGANIZER EXPERIMENT

26 What is the function of the organizer?? THE PROPERTIES OF THE ORGANIZER ARE 1. The ability to become dorsal mesoderm (prechordal plate, chordamesoderm, etc.) 2. The ability to dorsalize the surrounding mesoderm into lateral mesoderm (when it would otherwise form ventral mesoderm) 3 The ability to dorsalize the ectoderm into neural ectoderm 4. The ability to initiate the movements of gastrulation

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29 VENTRAL BMP4 E p i d e r m i s B l oo d Mesenchyme N e u r a l Notochord Prechordal pl. DORSAL CHORDIN } } } ECTODERM MESODERM ENDODERM DORSAL VENTRAL

30 Regolazione extracellulare dei segnali TGFbeta: competizione con il recettore Noggin copre i siti di interazione di BMP7 con i suoi recettori

31 Ligandi TGF-beta e BMP: Stessa logica, diverse R-Smad TGFb BMP Programma genico che mantiene l identità ventrale dei tessuti embrionali

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