Hoofdstuk 9: Morfogenese
De generatie van een dierlijke embryo vorm is afhankelijk van drie kern eigenschappen van cellen:
1. Cell adhesiveness: de neiging van cellen om aan elkaar te blijven zitten. In weefsels blijven
cellen aan elkaar zitten, en aan de extracellulaire matrix zitten, door interacties met adhesie
moleculen aan het celoppervlakte. Veranderingen in deze moleculen kan de sterkte van cel-
cel interacties en hun specifiteit drastisch veranderen.
2. Cell shape: door interne samentrekkingen en constructies kunnen cellen van vorm
veranderen.
3. Cell migration: het vermogen van individuele cellen of groepen cellen om van locatie te
veranderen.
Cel adhesie, verandering van cel vorm en cel migratie staat onder controle van de geschiedenis van
de ontwikkeling (welke receptoren of moleculen heeft een cel) en extracellulaire signalen.
Ook hydroblastische druk kan bijdragen aan morfogenese.
Adhesie cel interacties:
Adhesieve interacties tussen cellen, of hun extracellulaire matrix, zijn een belangrijk component van
morfogenese, omdat deze interacties het ontstaat en samenblijven groepen cellen en de formatie
van grenzen stimuleren.
Cellen plakken aan elkaar door cell-adhesion molecules. De specifieke moleculen die door een cel tot
expressie worden gebracht bepalen waar een cel aan kan blijven plakken. Epitheelcellen worden bij
elkaar gehouden in gespecialiseerde adherens junctions, waar cel-adhesie moleculen in liggen.
De oppervlaktespanning van een celmembraan resulteert erin dat een enkele cel bolvormig is, zo is
de oppervlaktespanning namelijk het laagste. De oppervlaktespanning stimuleert cellen ook om
samen te plakken omdat hiermee het oppervlakte wat bloot staat verkleind wordt, dit contact met
een ander membraan zorgt voor het ontstaat van een plat vlak.
Differential adhesion hypothesis: cellen met een andere oppervlaktespanning kunnen niet aan elkaar
kleven (net als water en olie), dit zorgt ervoor dat de verschillende kiemlagen als water langs elkaar
bewegen en enkel de cellen van dezelfde type kiemlaag aan elkaar blijven zitten.
Als ectoderm en endoderm artificieel bij elkaar worden gehouden zullen ze uiteindelijk
loslaten.
Als ectoderm en mesoderm samen worden gebracht zal het mesoderm uiteindelijk over het
ectoderm heen slaan (dit gebeurt ook zo in de blastula).
Als individuele cellen in een mengsel worden los gelaten zullen vergelijkbare cellen
uiteindelijk aan elkaar gaan kleven. (ectoderm binnen en mesoderm buiten)
Dat de cellen zichzelf sorteren heeft te maken met verschillen in adhesie moleculen en
oppervlaktespanning tussen de verschillende celtypes. Ze sorteren zich zo dat de uiteindelijke
energie geminimaliseerd wordt. Cellen wisselen steeds zwakke bindingen voor sterke bindingen tot
de sterkte van de intracellulaire bindingen in het hele systeem gemaximaliseerd is. Over het
algemeen is de adhesie tussen twee verschillende celtypes lager dan twee gelijke celtypes, hierdoor
segregeren de cellen zich volgens hun celtype. Cellen met een hogere oppervlaktespanning worden
omringd door cellen met een lage oppervlaktespanning. Door oppervlaktespanning en adhesie
moleculen kan er dus (mits er geen andere organiserende randvoorwaardes aanwezig zijn zoals dit
wel het geval is in een embryo) grenzen ontstaan tussen verschillende celtypes.
Cadherines zijn een klasse van adhesie moleculen en gebruiken calcium om te functioneren. De
adherens junctions (in epitheel weefsel) maken gebruik van cadherines.
In cellen die normaal geen cadherines produceren (L cellen) worden verschillende types
cadherines tot expressie gebracht om aan te tonen dat de catherine bindingen van calcium
, afhankelijk en specifiek zijn. Cellen waar een grote hoeveelheid catherine wordt
geproduceerd komen aan de binnenzijde van een mengsel terecht. De celadhesie met
cadherine is dus afhankelijk van kwaliteit en kwantiteit.
De cadherines zijn ook afhankelijk van de binding van het cytoplasmatische domein aan de
actine filamenten van het cytoskelet middels catenines. Het extracellulaire domein gebruikt
calcium. De binding aan het extracellulaire domein wordt doorgegeven aan het intracellulaire
domein (en het cytoskelet) om de interactie te stabiliseren.
Mesenchyme cellen zijn vaak omring door extracellulaire matrix, ze hebben contact met andere
mesenchyme cellen door gap junctions.
De eerste morfogenetische gebeurtenis in het embryo is de formatie van het epitheel, epitheel is het
startpunt waar alle andere celltypes uit gevormd worden.
Epithelial-to-mesenchymal transition (EMT): cellen van een epitheel komen losser van elkaar door
het oplossen van de adherens junctions waardoor ze overgaan in lossere mesenchymal cellen.
- Bij het kippen embryo laten de cellen van het epitheel los en bewegen zich via de primitieve strook
het embryo in (intergressie).
Mesenchymal-to-epithelial (MTE): mesenchymaal mesoderm komt strakker tegen elkaar te liggen om
de blokken van de somieten, de nieren en de bloedvaten te vormen. Hiervoor is het ontstaan van
adherens junctions nodig.
Radiale klieving komt vooral veel voor bij deutostrome (zoals zee-egels en mensen).
Spirale klieving komt vooral veel voor bij protosome (zoals anneliden en slakken).
Syncytium: een cytoplasma met meerdere kernen. Komt voor bij de eerste delingen van de fruitvlieg
waarbij er geen cel-deling maar enkel kerndeling is. Komt voor bij de zebra-embryo waar de yolk
syncythical layer bestaat uit cellen die niet geheel zijn afgesloten.
Bij eieren met veel dooier is de klieving vaak voor een langere periode incompleet, zo vindt de
klieving bij de kip en zebravis alleen plaats in een groep cellen die op de dooier zitten en bij de kikker
lopen de delingen asynchroon omdat het langer duurt om dooier te klieven.
De spindels van de twee centrosomen ontmoeten elkaar bij de spindle midzone. Een aster wordt
gevormd door de radiale microtubuli uit de centrosomen naar de celcortex. Er worden twee gelijke
zustercellen gevormd door een klieving recht op de spindel pool door de spindle midzone. De klieving
wordt gerealiseerd door het samentrekken van de contractile ring (actine-myosine).
Hertwig rule: de cellen oriënteren de mitotische spoel langs de langere as van de cel. Alle cellen
worden bolvormig tijdens de celdeling, echter onthoudt het cytoskelet de originele oriëntatie door
actine vezels achter te laten in de ECM. Deze vezels worden gebruikt door de spoel om zichzelf te
oriënteren langs de langste as. Corticale microtubuli helpen bij het oriënteren van de centrosomen,
en daarmee ook de mitotische spoel.
Als de richting van de celdeling recht op de oppervlakte van een cellaag staat, blijft de cellaag
bestaan uit één cel dikte.
Symmetrische deling: cellen hebben dezelfde grote en dezelfde inhoud en daarmee hetzelfde
ontwikkelings potentiaal. Niet equale delingen zijn vaak (maar niet altijd) ook asymmetrische
delingen. Bij niet equale delingen zijn de signalen van een pool sterker dan die van de andere
waardoor de positie van de spoel wordt veranderd.
De generatie van een dierlijke embryo vorm is afhankelijk van drie kern eigenschappen van cellen:
1. Cell adhesiveness: de neiging van cellen om aan elkaar te blijven zitten. In weefsels blijven
cellen aan elkaar zitten, en aan de extracellulaire matrix zitten, door interacties met adhesie
moleculen aan het celoppervlakte. Veranderingen in deze moleculen kan de sterkte van cel-
cel interacties en hun specifiteit drastisch veranderen.
2. Cell shape: door interne samentrekkingen en constructies kunnen cellen van vorm
veranderen.
3. Cell migration: het vermogen van individuele cellen of groepen cellen om van locatie te
veranderen.
Cel adhesie, verandering van cel vorm en cel migratie staat onder controle van de geschiedenis van
de ontwikkeling (welke receptoren of moleculen heeft een cel) en extracellulaire signalen.
Ook hydroblastische druk kan bijdragen aan morfogenese.
Adhesie cel interacties:
Adhesieve interacties tussen cellen, of hun extracellulaire matrix, zijn een belangrijk component van
morfogenese, omdat deze interacties het ontstaat en samenblijven groepen cellen en de formatie
van grenzen stimuleren.
Cellen plakken aan elkaar door cell-adhesion molecules. De specifieke moleculen die door een cel tot
expressie worden gebracht bepalen waar een cel aan kan blijven plakken. Epitheelcellen worden bij
elkaar gehouden in gespecialiseerde adherens junctions, waar cel-adhesie moleculen in liggen.
De oppervlaktespanning van een celmembraan resulteert erin dat een enkele cel bolvormig is, zo is
de oppervlaktespanning namelijk het laagste. De oppervlaktespanning stimuleert cellen ook om
samen te plakken omdat hiermee het oppervlakte wat bloot staat verkleind wordt, dit contact met
een ander membraan zorgt voor het ontstaat van een plat vlak.
Differential adhesion hypothesis: cellen met een andere oppervlaktespanning kunnen niet aan elkaar
kleven (net als water en olie), dit zorgt ervoor dat de verschillende kiemlagen als water langs elkaar
bewegen en enkel de cellen van dezelfde type kiemlaag aan elkaar blijven zitten.
Als ectoderm en endoderm artificieel bij elkaar worden gehouden zullen ze uiteindelijk
loslaten.
Als ectoderm en mesoderm samen worden gebracht zal het mesoderm uiteindelijk over het
ectoderm heen slaan (dit gebeurt ook zo in de blastula).
Als individuele cellen in een mengsel worden los gelaten zullen vergelijkbare cellen
uiteindelijk aan elkaar gaan kleven. (ectoderm binnen en mesoderm buiten)
Dat de cellen zichzelf sorteren heeft te maken met verschillen in adhesie moleculen en
oppervlaktespanning tussen de verschillende celtypes. Ze sorteren zich zo dat de uiteindelijke
energie geminimaliseerd wordt. Cellen wisselen steeds zwakke bindingen voor sterke bindingen tot
de sterkte van de intracellulaire bindingen in het hele systeem gemaximaliseerd is. Over het
algemeen is de adhesie tussen twee verschillende celtypes lager dan twee gelijke celtypes, hierdoor
segregeren de cellen zich volgens hun celtype. Cellen met een hogere oppervlaktespanning worden
omringd door cellen met een lage oppervlaktespanning. Door oppervlaktespanning en adhesie
moleculen kan er dus (mits er geen andere organiserende randvoorwaardes aanwezig zijn zoals dit
wel het geval is in een embryo) grenzen ontstaan tussen verschillende celtypes.
Cadherines zijn een klasse van adhesie moleculen en gebruiken calcium om te functioneren. De
adherens junctions (in epitheel weefsel) maken gebruik van cadherines.
In cellen die normaal geen cadherines produceren (L cellen) worden verschillende types
cadherines tot expressie gebracht om aan te tonen dat de catherine bindingen van calcium
, afhankelijk en specifiek zijn. Cellen waar een grote hoeveelheid catherine wordt
geproduceerd komen aan de binnenzijde van een mengsel terecht. De celadhesie met
cadherine is dus afhankelijk van kwaliteit en kwantiteit.
De cadherines zijn ook afhankelijk van de binding van het cytoplasmatische domein aan de
actine filamenten van het cytoskelet middels catenines. Het extracellulaire domein gebruikt
calcium. De binding aan het extracellulaire domein wordt doorgegeven aan het intracellulaire
domein (en het cytoskelet) om de interactie te stabiliseren.
Mesenchyme cellen zijn vaak omring door extracellulaire matrix, ze hebben contact met andere
mesenchyme cellen door gap junctions.
De eerste morfogenetische gebeurtenis in het embryo is de formatie van het epitheel, epitheel is het
startpunt waar alle andere celltypes uit gevormd worden.
Epithelial-to-mesenchymal transition (EMT): cellen van een epitheel komen losser van elkaar door
het oplossen van de adherens junctions waardoor ze overgaan in lossere mesenchymal cellen.
- Bij het kippen embryo laten de cellen van het epitheel los en bewegen zich via de primitieve strook
het embryo in (intergressie).
Mesenchymal-to-epithelial (MTE): mesenchymaal mesoderm komt strakker tegen elkaar te liggen om
de blokken van de somieten, de nieren en de bloedvaten te vormen. Hiervoor is het ontstaan van
adherens junctions nodig.
Radiale klieving komt vooral veel voor bij deutostrome (zoals zee-egels en mensen).
Spirale klieving komt vooral veel voor bij protosome (zoals anneliden en slakken).
Syncytium: een cytoplasma met meerdere kernen. Komt voor bij de eerste delingen van de fruitvlieg
waarbij er geen cel-deling maar enkel kerndeling is. Komt voor bij de zebra-embryo waar de yolk
syncythical layer bestaat uit cellen die niet geheel zijn afgesloten.
Bij eieren met veel dooier is de klieving vaak voor een langere periode incompleet, zo vindt de
klieving bij de kip en zebravis alleen plaats in een groep cellen die op de dooier zitten en bij de kikker
lopen de delingen asynchroon omdat het langer duurt om dooier te klieven.
De spindels van de twee centrosomen ontmoeten elkaar bij de spindle midzone. Een aster wordt
gevormd door de radiale microtubuli uit de centrosomen naar de celcortex. Er worden twee gelijke
zustercellen gevormd door een klieving recht op de spindel pool door de spindle midzone. De klieving
wordt gerealiseerd door het samentrekken van de contractile ring (actine-myosine).
Hertwig rule: de cellen oriënteren de mitotische spoel langs de langere as van de cel. Alle cellen
worden bolvormig tijdens de celdeling, echter onthoudt het cytoskelet de originele oriëntatie door
actine vezels achter te laten in de ECM. Deze vezels worden gebruikt door de spoel om zichzelf te
oriënteren langs de langste as. Corticale microtubuli helpen bij het oriënteren van de centrosomen,
en daarmee ook de mitotische spoel.
Als de richting van de celdeling recht op de oppervlakte van een cellaag staat, blijft de cellaag
bestaan uit één cel dikte.
Symmetrische deling: cellen hebben dezelfde grote en dezelfde inhoud en daarmee hetzelfde
ontwikkelings potentiaal. Niet equale delingen zijn vaak (maar niet altijd) ook asymmetrische
delingen. Bij niet equale delingen zijn de signalen van een pool sterker dan die van de andere
waardoor de positie van de spoel wordt veranderd.
