Az egyedfejlődés alapok

Vajon ez micsoda?

Nézzük csak közelebbről…

Nézzünk meg egyetlen sejtet!

A nyálkagomba aggregációja Az amőbák egy gyújtópontba gyűlnek össze Az amőboid alak bipolárissá változik

A cAMP jel terjedése és a kemotaxis A központi sejt kibocsát egy adag cAMP-t, majd átmenetileg inaktívvá válik A környező sejtek állábaikkal a központi sejt felé másznak, miközben cAMP jelet bocsátanak ki

A Dictyostelium nyálkagomba termőtestének kialakulása A mászó „meztelen csigában” a pre-nyél sejtek elől vannak A pre-spóra terület a csúcsra kerül

Miért nehéz az egyedfejlődés problémája? Attól, hogy valami hasznos, nem tudjuk, miként alakult ki Attól, hogy valami hasznos, nem tudjuk, miként alakult ki Nem építünk „embrionális” gépeket: a fiziológia könnyű, az ontogenezis „nehéz” Nem építünk „embrionális” gépeket: a fiziológia könnyű, az ontogenezis „nehéz” Eltérő felfogások az egyedfejlődés mibenlétéről Eltérő felfogások az egyedfejlődés mibenlétéről

Preformáció versus epigenezis „Preformacionisták”: homonkulusz (kis emberke az ivarsejtben) Az „epigenetikus” álláspont: az egyedfejlődés során nő a térbeli komplexitás

A vírus kapszid összeszerelődése Az alegységek fehérjékből állnak

Az összeszerelődés folyamata

A Drosophila antero- posterior tengelyének beállítása

A gének programozzák az egyedfejlődést? Bizonyos értelemben, DE Bizonyos értelemben, DE Egy zsáknyi elefánt-fehérje nem elefánt Egy zsáknyi elefánt-fehérje nem elefánt Ön-összeszerelő struktúrák (self-assenbly) Ön-összeszerelő struktúrák (self-assenbly)  Riboszóma: 51 fehérje, 3 RNS  Vírus részecskék spontán összeállása  Kiegészítő templát felszínek fontossága A „kirakójáték-elv” korlátai A „kirakójáték-elv” korlátai

Hullámszerű jelenségek A valódi hullámok alakja nem függ közvetlenül attól, hogy alkohol- vagy vízmolekulák alkotják-e a folyadékot A valódi hullámok alakja nem függ közvetlenül attól, hogy alkohol- vagy vízmolekulák alkotják-e a folyadékot Kültakaró mintázatok (zebra, tigris, stb.) Kültakaró mintázatok (zebra, tigris, stb.) Viszont a gének megváltoztatásával megváltoztathatjuk az elefánt alakját Viszont a gének megváltoztatásával megváltoztathatjuk az elefánt alakját Valahogy a molekulák akkor is befolyásolják az alakot, ha nem összeszerelődésről van szó Valahogy a molekulák akkor is befolyásolják az alakot, ha nem összeszerelődésről van szó DE HOGYAN??? DE HOGYAN???

Turing fellépése Alan Turing angol matematikus A német kód megfejtője Az „univerzális Turing- gép” megalkotója Cikk a morfogenezisről: Philosophical Transactions of the Royal Society (1952) Mi alakítja ki a zebra csíkjait és a gepárd foltjait?

A kémiai állóhullám elmélete Két anyag: inhibitor és aktivátor Az aktivátor segíti önmaga és az inhibitor keletkezését Az inhibitor gátolja az aktivátor keletkezését Mindkét anyag bomlik Az inhibitor diffúzió sebessége jóval nagyobb

A kémiai állóhullám Ha az egész egy jól kevert oldatban van, mindkét anyag koncentrációja egy stacionárius szintre áll be Ha az oldatot nem keverjük, akkor az aktivátor koncentrációjának helyi pozitív fluktuációja felerősíti önmagát E fluktuáció a véletlen műve (Brown-mozgás) Az inhibitor is elkezd termelődni, de a nagyobb diffúziósebesség miatt a koncentráció púpja laposabb és szélesebb lesz

Egy hal kültakarójának fejlődése A növekedés és a REGENERÁCIÓ is a Turing- mechanizmust látszik követni Reakció-diffúzió rendszerek

A Belouszov-Zsabotyinszkij reakció Belouszov, 1958 Belouszov, 1958 Kálium-bromát, cérium(IV)-szulfát, citromsav és híg kénsav Kálium-bromát, cérium(IV)-szulfát, citromsav és híg kénsav A cérium(IV) és a cérium(III) aránya oszcillált A cérium(IV) és a cérium(III) aránya oszcillált A felfedezést visszautasították A felfedezést visszautasították

Haladó hullámok a BZ-ben Felülről kétdimenziósnak tűnnek Valójában 3 dimenziós szerkezet (tekercsek) jelennek meg

A BZ számítógépen szimulálható Balra a szimuláció, jobbra a felvétel

Wolpert: a „francia zászló” A mintázat- képződés egyszerű modellje

Pozicionális információ és mintázat-képződés Minden ember helye sor és ülés szerint meghatározott a stadionban Minden pozícióban meghatározott színű posztert kell felmutatni

Az Oncopeltus szőrmintázata: a polaritás indikátora A cuticulán a szőrök hátrafelé mutatnak, ami egy morfogén grádiensére utalhat A szelvény határának kiütése a grádiens irányának helyi megfordulását eredményezi a szőrökével együtt

A csirke végtagjának fejlődése A polarizáló terület adja a pozicionális információt az antero-posterior irányhoz

A polarizáló terület hatása

Előmintázat és következmény A morfogén a sonic hedgehog

A Drosophila antero- posterior tengelyének beállítása

A bicoid anyai mRNS kifejeződése Az mRNS és a fehérje helyben megfesthető, és a koncentrációval mélyülő tónust ad.

A 2. even-skipped (eve) csík meghatározása Bicoid és hunchback fehérjék aktiválnak Giant és Krüppel fehérjék gátolnak Nem túl elegáns…

Génkifejeződés és mintázat Az expresszált gének más és más kombinációi a mintázat más és más részeit határozzák meg