Ontwikkelingsbiologie Deeltoets 2 Alle Hoorcolleges Uitgewerkt

Ontwikkelingsbiologie HC D2

Inhoudsopgave
Hoorcollege 1: H8 Cel differentiatie en stamcellen (18) .................................................................................... 2

Hoorcollege 2: H10 Organogenese (13) .......................................................................................................... 20

Hoorcollege 3: H9 Kiemcellen, bevruchting, geslachtsdeterminatie (16) ........................................................ 33

Hoorcollege 4: H14 Evolutie en ontwikkeling (9) ............................................................................................ 49

Practicum Chicken .......................................................................................................................................... 58
Chicken 2 .......................................................................................................................................................... 58
Chicken 3 .......................................................................................................................................................... 59
Chicken 4 .......................................................................................................................................................... 60
Practicum Hamster ........................................................................................................................................... 60




1

,Hoorcollege 1: H8 Cel differentiatie en stamcellen (18)
Leerdoelen
• Kennis van de regulatie van gen activiteit
o Regulatie van transcriptie en cellfates
o Spatio-temporale expressie regulatie
o Chromatine vouwing
o Chromatine modificaties en epigenetica
• Kennis van de benoemde signaal transductie pathways
• Kennis van stamcellen
o Volwassen stamcellen en organoiden
o Omkeerbaarheid van cellfate
o Somatische cell kern transfer
o Induced pluripotent stem cells (iPS)

Concepten in ontwikkelingsbiologie
• As specificatie
• Maternaal effect
• Lokalisatie van RNA en eiwitten
• Gradiënt formatie
• Transcriptie activatie
• Translatie remming
• Signaal transductie
• Segmenten en compartimenten
• Asymmetrische deling
• Apoptose: geprogrammeerde celdood
• Kleine non-coding RNAs

Outline H8
• Deel 1: Geleidelijk opkomende verschillen tijdens cel differentiatie
• Deel 2: Moleculair basis van specifiteit tijdens cel differentiatie
• Deel 3: Cel differentiatie modellen
• Deel 4: Omkeerbaarheid en stabiliteit van de gedifferentieerde cellen

Deel 1: Geleidelijk opkomende verschillen tijdens cel differentiatie
• Differentiatie. Een cel kan dus een van onderstaande worden:
o Neurale cellen
o Hematopoetische bloedlijn
• Progressieve verandering (dus een geleidelijke verandering)
o Genexpressie
• Terminale differentiatie
o Kan dan niet meer veranderen in een andere cell type
o Structurele verschillen (ze kunnen er anders uitzien)

Gedifferentieerde cel types
• 200 verschillende humaan cel types
• Structureel verschillend


2

, • Verschillende genexpressie
• Ongeveer 10% actieve genen nodig voor cell fate of
differentiatie. Ontdekt door:
o DNA microarray
o RNAseq
• Als een cel gedifferentieerd is dan zijn er geen of beperkt
aantal cel delingen mogelijk.
• Extracellulaire signalen reguleren cel differentiatie. Die
brengen de genen tot expressie op bepaalde plek en tijd.
Ze worden spatio-temporeel gereguleerd.
• siganelen zijn “selectief”
o Aantal opties is gelimiteerd
o Hangt af van ontwikkelingsgeschiedenis, dus in welk stadium je van
embryogenese je bent.

Deel 2: Moleculair basis van specifiteit tijdens cel differentiatie
Een klein aantal genen van transcriptie factoren
specificeren verschillende cellen
• Een transcriptie factor regelt welke genen wel
en niet tot expressie komen.
• Enkel gen kan al de cel fate bepalen:
o Master regulator gen
• Maar vaak is het cel type het resultaat van een
combinatie van geexpressede genen

Verschillende cel types zijn het resultaat van de expressie van verschillende gen
combinaties
• Hypothetisch voorbeeld (Rood actief, grijs inactief)
• Unieke combinatie van transcriptie factoren X, Y, Z specificeert verschillende
cel types

Gen expressie
• Gen
o Control regio
▪ Promotor (aan de 5’ kant)
• Daar kan transcriptie factoren aan binden en daarna
RNA-polymerase en dan kan het RNA afgeschreven
worden.
▪ Enhancer (kunnen veel verder weg liggen)
• Hebben ook invloed op genexpressie
o Coding regio
▪ Intron
▪ Exon
o Ongestralateerde regio’s
▪ Door bijv RNA bindende eiwitten die translatie remmen (nanos)




3

, Weefsel specifieke gen expressie door regulator regio’s
• Vervangen weefsel specifieke control regio’s
• Expressie in een verschillend weefsel
• Wat bindt er aan een promotor en/of control regio?
o Transcriptie factoren maar er zijn ook andere factoren die binden en een rol
spelen. Zoals mediator (groot eiwitcomplex), activators (aan enhancers) en
co-activators (aan activator en mediator) die samen een complex vormen.
• Promotor wordt namelijk locatie specifiek aangezet voor de functie van zijn gen. Dus
hierdoor komt het gen dus in een andere weefsel/locatie tot expressie.




Regulatie van genexpressie:
• Promotor zijn sequenties waaraan eiwitten kunnen binden:
o Transcriptie initiatie complex
(groen)
▪ RNA polymerase II
▪ Generale transcriptie
factoren
• Enhancers of control/regulator regio’s zijn
sequenties waaraan eiwitten kunnen
binden
o Activators
o Repressors
o Co-activators of co-repressors kunnen hun linken aan het transcriptie initiatie
complex
• Mediator
o Multi eiwit complex
o Verbindt activators of repressors (met co-factoren) aan RNA polymerase II
• Promotor regio: bij de 5’ einde van het gen
• Control regio:
o Kan bij 5’ of 3’ einde van het gen. Dat maakt niks uit want DNA kan alle
kanten op loopen.
o Kan paar kb tot zelfs duizende kb van het gen af liggen: Looping of DNA

Regulatie van gen activiteit
• Binding sites voor transcriptie factoren
• Expressie van transcriptie factoren
• Modificatie van DNA (methylatie)
• Modificatie van histonen (acetylatie)
• Regulatie van transcriptie factoren




4