Ontwikkelingsbiologie
Chapter 9
Development of germ cells
Pole or germ plasm, in Drosophila
Getransplanteerd pole plasma kan germ cell
formatie induceren in Drosophila. Pole plasma van
een bevrucht eitje met genotype P wordt
getransplanteerd naar de anterieure zijde van een
vroeg klievingsstadium embryo met genotype Y.
Nadat het embryo in een cellulair stadium is
gekomen, worden de cellen die pole plasma
bevatten en geïnduceerd zijn aan de anterieure zijde
van embryo Y overgezet naar de posterieure zijde
van een ander embryo met genotype G. De
volwassen vlieg die ontwikkelt uit embryo G bevat
germ cellen met genotype Y en G.
Oskar is betrokken bij de vorming van pole plasm.
Bij normale eicellen is oskar mRNA posterieur
gelokaliseerd, terwijl bicoid mRNA anterieur ligt. De
lokalisatiesignalen voor beiden liggen in hun 3’
Untranslated regions. Door het drosophila DNA te
manipuleren, kan het lokaliseringssignaal van oskar vervangen worden voor die van
bicoid. Een transgene vlieg wordt gemaakt, wat gemodificeerd DNA bevat. In zijn ei
wordt oskar gelokaliseerd aan de anterieure zijde. Het ei heeft daarom oskar mRNA aan beide einden
en dus ontwikkelt het germ cells aan biede einden van het embryo. Oskar is dus genoeg om de
specificatie tot germ cells te initiëren.
P granules C. elegans
P-granules en PIE-1 eiwit worden asymmetrisch
verdeeld onder germ line cellen gedurende
klievingen. Voor bevruchting zijn P-granules verdeeld
door de hele cel. Na bevruchting worden de P-
granules gelokaliseerd aan de posterieure einde van
het ei. Bij de eerste klieving zitten de p-granules alleen
in de P1 cel en dus zijn ze toegewijd aan de P-cell
lineage. Het PIE-1 eiwit is alleen aanwezig in P cellen.
Alle germ cellen komen uit de P4 cel.
Germ cel vorming bij muizen. Een kleine hoeveelheid
primordial germ cellen (PGC), die Blimp1 tot
expressie brengen, zijn als eerst detecteerbaar in de
proximale epiblast 6.25 dagen na bevruchting.
Gedurende gastrulatie bewegen deze cellen en hun
omgevende prospective extra-embryonische
mesodermcellen naar het posterieure einde van het
,embryo, boven de primitiefstreep. Bij E7.25 zijn er ca. 40 PGCs aanwezig in de primitiefstreep en rond
E8.5 migreren de PGCs naar de gonaden.
Rodent gastrulatie:
Primordial germ cells moeten het embyro in. Op het moment wanneer de hindgut nog open is, komen
de cellen via de hindgut, de gut in en ze gaan op de plaats zitten waar het intermediaire mesoderm
eerst zat: de genital ridge. Ligand receptor principe wordt gebruikt zodat cellen weten waar ze naartoe
moeten. In muizen: ligand Steel en Kit receptor. Zebrafish: ligand SDF-1 en CXCR4-receptor.
,Primordial germ cells worden pas germ cells wanneer ze in de gonads zitten.
Germ cel differentiatie wordt voorkomen in vroege ontwikkeling. Dit komt door
een block in de transcriptie. Dit wordt bewerkstelligd doordat de fosforylering
van de carboxyl-einde van RNA polymerase wordt voorkomen. Dit wordt gedaan
door PGC (polar granule component) en PIE-1
Oocytes zijn hele grote cellen. Om zo een cel te maken die heel groot is met heel
veel eiwit, moet er veel gebeuren. Er moeten meer genkopieën aanwezig zijn,
zodat er meer mRNA is en meer eiwit. Er is selectief genduplicatie, zodat er
bijvoorbeeld meer rRNA is, zodat er meer translatie mogelijk is. Daarnaast is er
meer activiteit van andere cellen, zoals yolk-producerende cellen.
Germ cel differentiatie gedurende meiose: chromosoom hoeveelheid neemt af.
(PGC → germ cell).
Meiosis reduceert de hoeveelheid chromosomen van diploid naar haploid.
Alleen een paar van de homologe chromosomen worden getoond voor de
simpliciteit. Voor de eerste meiotische klieving repliceert het DNA, zodat ieder chromosoom die
meiose intreedt bestaat uit twee identieke chromatiden. De gepaarde homologe chromosomen
ondergaan crossing over en recombinatie en allign op de meotische spoel tijdens metafase. De
homologe chromosomen scheiden en ieder wordt gesegregeerd in verschillende dochtercellen. Er is
geen DNA replicatie voor de tweede meiotische deling. De dochter chromatiden van ieder
chromosoom scheiden en segregeren tijdens de tweede celdeling. De hoeveelheid chromosomen van
de resulterende dochtercellen wordt dus gehalveerd.
Mammalian oogenese en spermatogenese. Linker plaatje: nadat germ cells de embryonische
eierstokken toetreedt, waar ze eicellen zullen vormen, delen ze mitotisch enkele keren en treden dan
de profase in → block. In de volwassen vrouw vindt ontwikkeling plaats, zoals massa toename en de
vorming van externe cellagen en de ontwikkeling van een laag corticale granules die gelokaliseerd zijn
onder de eicel plasmamembraan. In iedere reproductieve cyclus groeit er een groep follikels en oocyte
groei en maturation volgen. Uiteindelijk ovuleren enkele eieren, maar de meesten degenereren. Eieren
gaan door met ontwikkelen in de eierstokken onder hormonale invloeden, maar worden geblokkeerd
in de tweede metafase van meiosis, wat alleen wordt volbracht na bevruchting. Polar bodies worden
gevormd tijdens meiosis. Rechter plaatje: germ cells enteren de testes, waar ze spermcellen worden
, en worden gearresteerd in de G1 stage van de celcyclus. Na geboorte beginnen ze weer mitotisch te
delen en vormen een populatie stamcellen. Deze geven cellen af, spermatocytes, die meiose
ondergaan en differentiëren tot spermcellen. Sperma kan oneindig geprodudeerd worden.
Tijdens meiose ondergaat iedere chromosoom crossing-over.
Timing of meiose van germ cells verschilt tussen mannen en vrouwen bij zoogdieren. Bij
mannen is er een halt in meiose G1, terwijl vrouwen een halt hebben in profase van
meisose 1 en na metafase van meiose 2 tot bevruchting.
Germ cells ontwikkelen initieel als oocyte tot ze in de gonaden komen. Pas in de gonaden
ontwikkelt het het geslacht. Sexuele identiteit wordt dus ook bepaald door de omgeving.
Polar body vorming. Polar bodies worden gevormd tijdens meiosis. Er wordt een kleine
dochtercel gemaakt, waarin DNA ligt.
Chapter 9
Development of germ cells
Pole or germ plasm, in Drosophila
Getransplanteerd pole plasma kan germ cell
formatie induceren in Drosophila. Pole plasma van
een bevrucht eitje met genotype P wordt
getransplanteerd naar de anterieure zijde van een
vroeg klievingsstadium embryo met genotype Y.
Nadat het embryo in een cellulair stadium is
gekomen, worden de cellen die pole plasma
bevatten en geïnduceerd zijn aan de anterieure zijde
van embryo Y overgezet naar de posterieure zijde
van een ander embryo met genotype G. De
volwassen vlieg die ontwikkelt uit embryo G bevat
germ cellen met genotype Y en G.
Oskar is betrokken bij de vorming van pole plasm.
Bij normale eicellen is oskar mRNA posterieur
gelokaliseerd, terwijl bicoid mRNA anterieur ligt. De
lokalisatiesignalen voor beiden liggen in hun 3’
Untranslated regions. Door het drosophila DNA te
manipuleren, kan het lokaliseringssignaal van oskar vervangen worden voor die van
bicoid. Een transgene vlieg wordt gemaakt, wat gemodificeerd DNA bevat. In zijn ei
wordt oskar gelokaliseerd aan de anterieure zijde. Het ei heeft daarom oskar mRNA aan beide einden
en dus ontwikkelt het germ cells aan biede einden van het embryo. Oskar is dus genoeg om de
specificatie tot germ cells te initiëren.
P granules C. elegans
P-granules en PIE-1 eiwit worden asymmetrisch
verdeeld onder germ line cellen gedurende
klievingen. Voor bevruchting zijn P-granules verdeeld
door de hele cel. Na bevruchting worden de P-
granules gelokaliseerd aan de posterieure einde van
het ei. Bij de eerste klieving zitten de p-granules alleen
in de P1 cel en dus zijn ze toegewijd aan de P-cell
lineage. Het PIE-1 eiwit is alleen aanwezig in P cellen.
Alle germ cellen komen uit de P4 cel.
Germ cel vorming bij muizen. Een kleine hoeveelheid
primordial germ cellen (PGC), die Blimp1 tot
expressie brengen, zijn als eerst detecteerbaar in de
proximale epiblast 6.25 dagen na bevruchting.
Gedurende gastrulatie bewegen deze cellen en hun
omgevende prospective extra-embryonische
mesodermcellen naar het posterieure einde van het
,embryo, boven de primitiefstreep. Bij E7.25 zijn er ca. 40 PGCs aanwezig in de primitiefstreep en rond
E8.5 migreren de PGCs naar de gonaden.
Rodent gastrulatie:
Primordial germ cells moeten het embyro in. Op het moment wanneer de hindgut nog open is, komen
de cellen via de hindgut, de gut in en ze gaan op de plaats zitten waar het intermediaire mesoderm
eerst zat: de genital ridge. Ligand receptor principe wordt gebruikt zodat cellen weten waar ze naartoe
moeten. In muizen: ligand Steel en Kit receptor. Zebrafish: ligand SDF-1 en CXCR4-receptor.
,Primordial germ cells worden pas germ cells wanneer ze in de gonads zitten.
Germ cel differentiatie wordt voorkomen in vroege ontwikkeling. Dit komt door
een block in de transcriptie. Dit wordt bewerkstelligd doordat de fosforylering
van de carboxyl-einde van RNA polymerase wordt voorkomen. Dit wordt gedaan
door PGC (polar granule component) en PIE-1
Oocytes zijn hele grote cellen. Om zo een cel te maken die heel groot is met heel
veel eiwit, moet er veel gebeuren. Er moeten meer genkopieën aanwezig zijn,
zodat er meer mRNA is en meer eiwit. Er is selectief genduplicatie, zodat er
bijvoorbeeld meer rRNA is, zodat er meer translatie mogelijk is. Daarnaast is er
meer activiteit van andere cellen, zoals yolk-producerende cellen.
Germ cel differentiatie gedurende meiose: chromosoom hoeveelheid neemt af.
(PGC → germ cell).
Meiosis reduceert de hoeveelheid chromosomen van diploid naar haploid.
Alleen een paar van de homologe chromosomen worden getoond voor de
simpliciteit. Voor de eerste meiotische klieving repliceert het DNA, zodat ieder chromosoom die
meiose intreedt bestaat uit twee identieke chromatiden. De gepaarde homologe chromosomen
ondergaan crossing over en recombinatie en allign op de meotische spoel tijdens metafase. De
homologe chromosomen scheiden en ieder wordt gesegregeerd in verschillende dochtercellen. Er is
geen DNA replicatie voor de tweede meiotische deling. De dochter chromatiden van ieder
chromosoom scheiden en segregeren tijdens de tweede celdeling. De hoeveelheid chromosomen van
de resulterende dochtercellen wordt dus gehalveerd.
Mammalian oogenese en spermatogenese. Linker plaatje: nadat germ cells de embryonische
eierstokken toetreedt, waar ze eicellen zullen vormen, delen ze mitotisch enkele keren en treden dan
de profase in → block. In de volwassen vrouw vindt ontwikkeling plaats, zoals massa toename en de
vorming van externe cellagen en de ontwikkeling van een laag corticale granules die gelokaliseerd zijn
onder de eicel plasmamembraan. In iedere reproductieve cyclus groeit er een groep follikels en oocyte
groei en maturation volgen. Uiteindelijk ovuleren enkele eieren, maar de meesten degenereren. Eieren
gaan door met ontwikkelen in de eierstokken onder hormonale invloeden, maar worden geblokkeerd
in de tweede metafase van meiosis, wat alleen wordt volbracht na bevruchting. Polar bodies worden
gevormd tijdens meiosis. Rechter plaatje: germ cells enteren de testes, waar ze spermcellen worden
, en worden gearresteerd in de G1 stage van de celcyclus. Na geboorte beginnen ze weer mitotisch te
delen en vormen een populatie stamcellen. Deze geven cellen af, spermatocytes, die meiose
ondergaan en differentiëren tot spermcellen. Sperma kan oneindig geprodudeerd worden.
Tijdens meiose ondergaat iedere chromosoom crossing-over.
Timing of meiose van germ cells verschilt tussen mannen en vrouwen bij zoogdieren. Bij
mannen is er een halt in meiose G1, terwijl vrouwen een halt hebben in profase van
meisose 1 en na metafase van meiose 2 tot bevruchting.
Germ cells ontwikkelen initieel als oocyte tot ze in de gonaden komen. Pas in de gonaden
ontwikkelt het het geslacht. Sexuele identiteit wordt dus ook bepaald door de omgeving.
Polar body vorming. Polar bodies worden gevormd tijdens meiosis. Er wordt een kleine
dochtercel gemaakt, waarin DNA ligt.
