1
EMB1: Algemene principes van de ontwikkelingsbiologie
1.1 Het begrip celstatus
Cel status = Het totale patroon van de gen activiteit in een cel op een welbepaald ogenblik
Elke verandering in genactiviteit leidt tot een verandering van cel status
-> Verschillende types cellen
-> Som van al deze veranderingen is de embryologiesche ontwikkeling
-> Opgelegde veranderingen in de cel status zijn essentieel voor het doen ontstaan
van georganiseerde eenheden van bouwplan
Van zygote (ééncellig beginsel van nieuw organisme) tot complex multicellulair organisme
gebeurt door celproliferatie (mitose) en differentiatie.
Celstatus regelt 4 basismechanismen van embyonale ontwikkeling
1. Cel proliferatie (productie van meerdere cellen uit 1 cel)
2. Cel specialisatie/ differentiatie (productie van cellen met speciale karakteristieken)
3. Cel interacties (coördinatie van gedrag van 1 el met naburige cellen)
4. Cel beweging (cellen herstructureren tot weefsels en organen)
Differentiatie = De verzamelnaam voor de processen die er toe leiden dat cellen structureel
en functioneel van elkaar gaan verschillen
-> Begint als in de ene dochtercel een gen (of meerdere) wordt aan- of uitgeschakeld
door
een eiwitcomponent (determinant) terwijl dat in de andere dochtercel niet gebeurt
-> Opeenvolging van selectieve aan- en uitschakeling van genen
-> Gebeurt in een welbepaalde volgorde en op het juist ogenblik, deze vaste
sequentie is een cascade
-> Gradueel proces
1.2 Status van differentiatie
Voorbestemming (cell fate)
= In welk cel- of weefseltype een cel of een groep van cellen zich onder normale
omstandigheden zal ontwikkelen
-> Elke cel volgt een vaste differentiatielijn afhankelijk van zijn positie
OPMERKING: Wanneer men zo’n cel in ongedetermineerde staat transplanteert naar een
andere regio dan verloopt zijn
ontwikkeling niet volgens zijn
oorspronkelijke voorbestemming.
Ongedetermineerde cel kan aangepast
worden door omgevingsfactoren
, 2
Determinatie
= Gedetermineerde cellen zijn zover gedifferentieerd dat omgevingssignalen geen
verandering in hun differentiatie patroon meer veroorzaken
-> De voorbestemming is definitief
OPMERKING: Zelfs na transplantatie en in neutraal kweekmedium zullen deze cellen tot het
voorbestemde celtype ontwikkelen
Specificatie
= Cel is gedifferentieerd maar niet gedetermineerd
De cel is nog steeds gevoelig voor signalen uit de omgeving
-> De toegankelijkheid van bepaalde genen wordt beperkt, maar kan voor een deel
opgeheven worden
-> De cel is pluripotent
-> Restrictie van toegankelijkheid in genen irreversibel -> cel = gedetermineerd
Herprogammatie van genoom = toegankelijkheid bepaalde genen geïnhibeerd, inhibitie kan
opgeheven worden => Uniek voor embryonale fase
In foetale fase niet meer mogelijk, genen voor altijd geblokkeerd
OPMERKING: Na transplantatie zal de cel zich in een andere richting ontwikkelen dan zijn
normale voorbestemming
In een neutraal kweek medium zal de cel ontwikkelen tot het voorbestemde celtype
Regionaal gedetermineerd
= status van cellen lang voordat ze differentiëren
= brengen bepaalde genen tot expressie die markers zijn voor een bepaalde positionele zone
in het lichaam
-> zone ongeveer hetzelfde -> cel ontwikkeld tot voortbestemming
, 3
1.3 Competentie
Inductieve signalen niet instructief, maar selectief -> verschillende signalen eenzelfde gen
kunnen activeren op verschillende tijdstippen in ontwikkeling (celstatus)
Verschillende signalen kunnen 1 zelfde gen activeren maar op een verschillend tijdstip in de
ontwikkeling
-> Verschillende celstatus
-> Competentie is geheel afhankelijk van de celstatus
Eenzelfde signaalmolecule kan gebruikt worden voor verschillende celtypes
-> Door verschil in celstatus reageren de targetcellen op verschillende manieren
VOORBEELD: GDNF
-> Fungeert als signaalmolecule in de gonaden, hersenweefsel, bindweefsel en
epithelia
-> Met telkens een verschillende respons
Opmerking: De celstatus veranderd door het signaal. De competentie van een cel voor een
welbepaald signaal is van beperkte duur
1.4 Signaaltransductie
Verandering in genactiviteit gebeurd meestal door signaal dat buiten cel gegenereerd wordt.
-> cel vereist receptor voor signaalmolecule
-> signaalmolecule bindt met receptor -> receptor veranderd -> geeft signaal door naar
moleculen in cel (kettingreactie) -> actieve transcriptiefactor -> signaling pathway response
element (SPRE) -> genregulatie
=> Signaling pathway of signaaltransductiecascade
Een gen waarvan expressie beïnvloed wordt = target
In differentiatieproces tijdens embryonale ontwikkeling spelen 7 pathways een rol
-> niet 1 target maar meerdere targets per pathway
-> celstatus bepaalde welke targets toegankelijk zijn
-> toegankelijke genen in vaste volgorde geactiveerd -> bepaald door concentratie
SPRE
-> target met laagste drempelwaarde voor SPRE -> eerste geactiveerd
1.5 Positionele identiteit
Principe van positionele identiteit
Regulatie van de eiwitsynthese is de controle van de ontwikkeling
-> Genen bepalen welke eiwitten waar en wanneer worden aangemaakt
Er ontstaan interacties tussen verschillende eiwitten en tussen genen en eiwitten
-> Het zijn de interacties die bepalen hoe de ontwikkeling verloopt
Bij verschillende processen is ook beïnvloeding van buiten uit vereist
EMB1: Algemene principes van de ontwikkelingsbiologie
1.1 Het begrip celstatus
Cel status = Het totale patroon van de gen activiteit in een cel op een welbepaald ogenblik
Elke verandering in genactiviteit leidt tot een verandering van cel status
-> Verschillende types cellen
-> Som van al deze veranderingen is de embryologiesche ontwikkeling
-> Opgelegde veranderingen in de cel status zijn essentieel voor het doen ontstaan
van georganiseerde eenheden van bouwplan
Van zygote (ééncellig beginsel van nieuw organisme) tot complex multicellulair organisme
gebeurt door celproliferatie (mitose) en differentiatie.
Celstatus regelt 4 basismechanismen van embyonale ontwikkeling
1. Cel proliferatie (productie van meerdere cellen uit 1 cel)
2. Cel specialisatie/ differentiatie (productie van cellen met speciale karakteristieken)
3. Cel interacties (coördinatie van gedrag van 1 el met naburige cellen)
4. Cel beweging (cellen herstructureren tot weefsels en organen)
Differentiatie = De verzamelnaam voor de processen die er toe leiden dat cellen structureel
en functioneel van elkaar gaan verschillen
-> Begint als in de ene dochtercel een gen (of meerdere) wordt aan- of uitgeschakeld
door
een eiwitcomponent (determinant) terwijl dat in de andere dochtercel niet gebeurt
-> Opeenvolging van selectieve aan- en uitschakeling van genen
-> Gebeurt in een welbepaalde volgorde en op het juist ogenblik, deze vaste
sequentie is een cascade
-> Gradueel proces
1.2 Status van differentiatie
Voorbestemming (cell fate)
= In welk cel- of weefseltype een cel of een groep van cellen zich onder normale
omstandigheden zal ontwikkelen
-> Elke cel volgt een vaste differentiatielijn afhankelijk van zijn positie
OPMERKING: Wanneer men zo’n cel in ongedetermineerde staat transplanteert naar een
andere regio dan verloopt zijn
ontwikkeling niet volgens zijn
oorspronkelijke voorbestemming.
Ongedetermineerde cel kan aangepast
worden door omgevingsfactoren
, 2
Determinatie
= Gedetermineerde cellen zijn zover gedifferentieerd dat omgevingssignalen geen
verandering in hun differentiatie patroon meer veroorzaken
-> De voorbestemming is definitief
OPMERKING: Zelfs na transplantatie en in neutraal kweekmedium zullen deze cellen tot het
voorbestemde celtype ontwikkelen
Specificatie
= Cel is gedifferentieerd maar niet gedetermineerd
De cel is nog steeds gevoelig voor signalen uit de omgeving
-> De toegankelijkheid van bepaalde genen wordt beperkt, maar kan voor een deel
opgeheven worden
-> De cel is pluripotent
-> Restrictie van toegankelijkheid in genen irreversibel -> cel = gedetermineerd
Herprogammatie van genoom = toegankelijkheid bepaalde genen geïnhibeerd, inhibitie kan
opgeheven worden => Uniek voor embryonale fase
In foetale fase niet meer mogelijk, genen voor altijd geblokkeerd
OPMERKING: Na transplantatie zal de cel zich in een andere richting ontwikkelen dan zijn
normale voorbestemming
In een neutraal kweek medium zal de cel ontwikkelen tot het voorbestemde celtype
Regionaal gedetermineerd
= status van cellen lang voordat ze differentiëren
= brengen bepaalde genen tot expressie die markers zijn voor een bepaalde positionele zone
in het lichaam
-> zone ongeveer hetzelfde -> cel ontwikkeld tot voortbestemming
, 3
1.3 Competentie
Inductieve signalen niet instructief, maar selectief -> verschillende signalen eenzelfde gen
kunnen activeren op verschillende tijdstippen in ontwikkeling (celstatus)
Verschillende signalen kunnen 1 zelfde gen activeren maar op een verschillend tijdstip in de
ontwikkeling
-> Verschillende celstatus
-> Competentie is geheel afhankelijk van de celstatus
Eenzelfde signaalmolecule kan gebruikt worden voor verschillende celtypes
-> Door verschil in celstatus reageren de targetcellen op verschillende manieren
VOORBEELD: GDNF
-> Fungeert als signaalmolecule in de gonaden, hersenweefsel, bindweefsel en
epithelia
-> Met telkens een verschillende respons
Opmerking: De celstatus veranderd door het signaal. De competentie van een cel voor een
welbepaald signaal is van beperkte duur
1.4 Signaaltransductie
Verandering in genactiviteit gebeurd meestal door signaal dat buiten cel gegenereerd wordt.
-> cel vereist receptor voor signaalmolecule
-> signaalmolecule bindt met receptor -> receptor veranderd -> geeft signaal door naar
moleculen in cel (kettingreactie) -> actieve transcriptiefactor -> signaling pathway response
element (SPRE) -> genregulatie
=> Signaling pathway of signaaltransductiecascade
Een gen waarvan expressie beïnvloed wordt = target
In differentiatieproces tijdens embryonale ontwikkeling spelen 7 pathways een rol
-> niet 1 target maar meerdere targets per pathway
-> celstatus bepaalde welke targets toegankelijk zijn
-> toegankelijke genen in vaste volgorde geactiveerd -> bepaald door concentratie
SPRE
-> target met laagste drempelwaarde voor SPRE -> eerste geactiveerd
1.5 Positionele identiteit
Principe van positionele identiteit
Regulatie van de eiwitsynthese is de controle van de ontwikkeling
-> Genen bepalen welke eiwitten waar en wanneer worden aangemaakt
Er ontstaan interacties tussen verschillende eiwitten en tussen genen en eiwitten
-> Het zijn de interacties die bepalen hoe de ontwikkeling verloopt
Bij verschillende processen is ook beïnvloeding van buiten uit vereist
