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Flashcards in W7 Deck (11):
1

Hierarchie der Segmentationsgene

- gap Gene: definieren regionale Unterschiede in Exprimierung der pair-rule Gene, z.B. hunchback (hb)
- pair-rule Gene: definieren Parasegmente und Andeutung von Segmenten, z.B. evenskipped (eve), fushi tarazu (ftz)
-Segmentationsgene/Segmentpolaritätsgene: bilden das Muster der Segmente aus, z.B.
engrailed (ed)
- Homeotische Gene/Selektorgene: determinieren Segmentidentität, z.B. abominal-A (abd-A)

2

GAP GENE

- Zygotisch Gene, die mehrere Segmente betreffen
- Gap Gen-Expression an verschiedenen Punkten entlang der antero-posterior-Achse ist kontrollliert durch: Konzentration von bicoid und hunchback, Interaktionen zw. Verschiedenen Gap Genen
- Expressionsmuster der Gap Gene bildet aperiodisches Muster von Transkriptionsfaktoren entlang der antero-posterior-Achse > Abgrenzung von Körperregionen

3

Bicoid (maternal) aktiviert hunchback (zygotisch)

- Gewisser Schwellenwert der bicoid-Konzentration muss erreicht sein, damit hunchback exprimiert wird
- danach nimmt hunchback-Expression proportional mit bicoid-Konzentration zu

4

Regulatorische Interaktionen zw. Gap Genen

- Krüppel-Genaktivität ist über hunckback-Protein reguliert - Ab gewisser Konzentration von hunchback (Schwellenwert) ist
Krüppel aktiv, bei zu hohen hb- Konz. wird krüppel reprimiert> krüppel wird nur in Mitte
exprimiert
- Bicoid-Mutanten: kein bicoid
> kein zygotisches hunchback, nur maternales Hunchback vorhanden (anterior) > krüppel ist anterior exprimiert
- Gradienten der maternalen Transkriptionsfaktoren Bicoid, Caudal und Hunchback regulieren Transkription der Gap
Gene
- hunchback und caudal sind sowohl maternal als auch zygotisch exprimiert
- die Gap Gen-kodierten Proteine diffundieren und ihre Interaktionen sind von eminenter sehr wichtig für Aktivierung der Pair Rule Gene
- an Polen des Embryos führt Torso-Signalkaskade zur Aktivierung der Gap Gene tailless und huckebein> maternale und zygotische Faktoren regulieren die Gap Gene

5

PAIR RULE GENE

- Repetitives Expressionsmuster
- Primäre PRG: 1. Segmentierung, Ausbildung des grundsätzlichen Musters
- Sekundäre PRG: benutzen bereits etabliertes Muster der primären PRG, genauere Differenzierung der einzelnen Zellen
- Pair Rule Gen-Expression bildet Parasegmente, jedes Pair Rule Gen ist in alternierendem Parasegmenten exprimiert, even-skipped und fushi tarazu

6

Kombinatorische Genregulation bestimmt Expressionsdomänen der Streifen

- Unterschiedlichen Konzentrationen der Gap Gene hunchbak, giant und Krüppel
lokalisieren even-skipped
- Hunchback aktiviert eve, giant begrenzt eve nach vorne, krüppel begrenze eve nach hinten

7

Zellschicksal

Das Zellschicksal beschreibt, in was (z.B. welchen Zell- oder Gewebetyp) sich eine Zelle normalerweise entwickeln wird. Durch das Markieren von Zellen im Embryo können embryonale Zellschicksalskarten (fate maps) erstellt werden. Dass eine Zelle normalerweise
ein bestimmtes Zellschicksal hat, bedeutet aber nicht, dass sie in einer anderen Umgebung nicht eine andere Entwicklungsrichtung einschlagen kann.

8

Kompartimente

Kompartimente sind diskrete Domänen eines Embryos, welche durch die Nachkommen einer kleinen Gruppe von Gründerzellen gebildet werden und die einer Einschränkung des Zellschicksals unterworfen sind. Zellen in Kompartimenten respektieren die Kompartimentsgrenzen und wandern nicht in benachbarte Kompartimente. Kompartimente
verhalten sich als diskrete entwicklungsbiologische Einheiten.

9

SEGMENTPOLARITÄTSGENE

- PRG initiieren Segmentpolaritätsgene
(wingless, engrailed, hedgehog)
- Interaktionen zw. hedgehog (hh), wingless
(wg) und engrailed (en) an den
Kompartimentsgrenzen kontrollieren das
Muster der Dentikel (Borsten)
- Im posterioren Kompartiment eines
Segments werden en und hh exprimiert
- hg aktviert wg-Expression im anterioren
Kompartiment des Segments
- wg wird exprimiert und aktiviert in feedback-loop Expression von hh und en> Stabilisierung und Erhaltung der Kompatimentsgrenzen
- wg-Mutanten: en und hh werden nicht
exprimiert, Verlust der Kompartimentsgrenzen und des typischen Dentikelmusters

10

HOMEOTISCHE GENE

Homeosis = Homeotische Transformation
Homeosis ist die vollständige oder teilweise Umwandlung von Strukturen eines
Körpersegments in die entsprechenden Strukturen eines anderen Segmentes. Homeosis kann infolge von Mutationen oder bei Regenerationsprozessen auftreten. Bsp. Mausembryo: in loss-of-function homozygote Mutante Hoxc8, ist der erste Lumbarwirbel zu einem Rippen-tragenden Thoraxwirbel transformiert worden

Homeotische Gene
- führen im mutierten Zustand zu Homeosis
- sind Masterregulatoren, die andere Gene regulieren
- in Drosophila und Vertebraten sind sie in Komplexen organisiert
- räumliche und temporale Expression entspricht ihrer Anordnung auf Chromosom>Kolinearität

11

HOX GENE

- Familie von homeotischen Genen
- kombinatorische HOX Expression entlang der anteroposterioren-Körperachse bestimmt die Identität des Segments
- sind hoch konserviert, in Säugern: 4 HOX-Cluster
- auch bei HOX Genen Kolinearität