Durch welche Prozesse entstehen bei einem Froschembryo Blastocoel und Archenteron und was wird im Laufe der Entwicklung aus ihnen? (2P)
[Samuel]
Blastocoel —> Furchungsteilung, verschwindet während Gastrulation
Archenteron —> Gastrulation, wird zu zukünftigem Darm
Was ist das Nieuwkoop-Center und wie funtkioniert es molekular? Welche Rolle spielt dabei die Rotation des Cortex? (4P)
Das Nieuwkoop-Center beinhaltet dorsalisierende Faktoren wie Dsh und GBP, welche Beta-Catenin stabilisieren und für die Dorsal-Ventral-Identität des Embryos sorgt. Durch Spermieneintritt kommt es zu einer corticalen Rotation der Zygote. Durch Mikrotubuli (?) wird das Nieuwkoop-Center an die gegenüberliegende Stelle am Embryo transportiert -> gegenüber vom Spermieneintritt. Dort kann dann auch der Spemann-Organizer induziert werden.
3,5/4
a) Wie ist die Definition eines Morphogens?
b) Nennen Sie 3 verschiedene Beispiele, wo der Gradient eines Morphogens in der Entwicklung eine Rolle spielt (bitte das Morphogen nennen und die Zellen, die von ihm kontrolliert werde). (insgesamt 4P)
a) Molekül, das in Abhängigkeit seiner Konzentration auf Zellen wirkt -> Veränderung der Zellen (Gerrit: wie?)
b)
Bicoid-Protein (Anterior-Posterior-Identität in Drosophila) kontrolliert … Blastodermzellen -> anterior hohe Konzentration, posterior niedrig bis keine
Retinsäure (Bildung der Rhombomere im Gehirn z.B. Zebrafisch)
Activin (induziert Mesoderm -> bei hoher Konzentration wird Notochord induziert und Goosecoid
Sie führen einen in vitro Morphogen-Assay mit Markergenen für Muskel- und Notochordzellen durch. (3P)
a) Wie wird der Assay experimentell durchgeführt?
b) Stellen Sie die Ergebnisse in einem Graph dar (x = response, y = morphogen concentration)
a) animal cap von x bis Blastula alleine in Petrischale geben
-> Morphogen getränkte Beads mit niedriger Konzentration auf/in animal cap —> Epidermis wird inzudiert
-> Höhere Konzentration der Beads —> Brachyury und dann Goosecoid induzieren Muskel und Notochord
—> Activin als Morphogen von Mesoderm
Bei niedriger Morphogenkonzentration werden Zellen zur Epidermis. Bei steigender Konzentration wird Brachyury ativiert, ein mesodermaler Marker und bei hoher Konzentration wird Goosecoid aktiviert, welches Notochord induziert
Welche beiden Zellpopulationen kontrollieren die proximal-distale und die anterior-posteriore Entwicklung der Extremitätenknospe (limb bud) und welche Moleküle sind an den enstsprechenden Prozessen beteiligt? (4P)
Antwort gab 3,5 P von 4
Proximal-distal: apical ectodermal ridge (AER) -> Fgf8
Anterior-posterior: zone of polarizing activity -> Shh
… bisschen mehr Info!
Beschreiben SIe je ein Beispiel von epithelial-mesenchymalen Transitionen. Im Zusammenhang mit der Neurulation bei Vertebraten und Invertebraten. (2P)
Vertebraten —> bei der Neurulation bildet sich das Neuralrohr und es entsteht durch epithelial-mesenchymalen Transitionen Neuralleistenzellen
Welche 3 Typen von membranständigen Zelladhäsionsmolekülen sind grundsätzlich an der Adhäsion zwischen Zellmembranen, bzw. zwischen Zellmembranen und der Extrazellulären Matrix, beteiligt? (3P)
Cadherine
Integrine
Immunoglobuline
Welche beiden Zellpopulationen kontrollieren die proximal-distale und die anterior-posteriore Entwicklung der Extremitätenknospe und welche Moleküle sind an den entsprechenden Prozessen beteiligt? (4P)
proximal-distal: Apical ectodermal ridge (AER) —> Fgf
anterior-posterior: Polarizing region (ZPA) —> Shh
3,5P —> bisschen mehr Info!
Nennen Sie jeweils ein Beispiel für eine toti-, pluri-, multi-, und unipotente Stammzelle. (4P)
Antwort gab 3 von 4 P
totipotent: (Kommt noch)
pluripotent ebmryonale Stammzellen (ES)
multipotent: blutbildende Stammzellen
unipotent: Keimzellen
Erklären Sie Aufbau und Funktionsweise der Nische für die Keimstammzellen in männlichen Fruchtfliegen. (4P)
Nische besteht aus somatischen Zellen
Je näher sich teilende Zellen der Nische sind, so bleiben die Zellen somatische Zellen —> durch unpaired Protein
bei unpaired wird der JAK-STAT-pathway aktiv
je weiter entfernt die Zellen sind, werdendie Zellen zu einem Genitalblast—> Keimzelle
Welche der folgenden Antworten sind korrekt? (3P)
a. Im proneuralen Cluster entwickelt sich die Zelle mit dauerhaft aktiviertem Notch Signalweg zum Neuroblast
b. Die Hox-Gene mit kleinen Nummern (z.B. Hoxb1) werden vor denen mit größeren Nummern und außerdem auch weiter anterior exprimiert
c. Anteriorisierung ist eine der möglichen Folgen von Hox-Gen Inaktivierung.
d. Lefty Proteine werden von Cilien des Maus-Knotens von rechts nach links transportiert.
e. Die wahrscheinlichste Folge einer Genduplikation ist die Subfunktionalisierung der beiden Paraloge.
f. Eine loss-of-function Mutation im Melanocortin Rezeptor 1 führt dazu, dass Melanozyten kein Eumelanin produzieren.
b, c, f
Was sind die möglichen Szenarien, was mit den beiden Duplikaten in den nächsten Generationen geschieht? Welches Szenario ist das wahrscheinlichste und wie heißt das Modell, das alle 3 Möglcihkeiten beschreibt? (4P)
Duplikat oder Original geht verloren
Duplication-Degenration-complementation Modell (DDC)
Mexikanische Höhlenfischen fehlen die Augen. Bei Kreuzungen von Fischen aus verschiedenen Höhlen variiert die Häufigkeit von individuen mit funktionsfähigen Augen unter den Nachkommen in Abhängigkeit von der Entfernung der Höhle voneinander.
Erklären Sie (möglichst wissenschaftlich), bei welchen Kreuzungen “sehende” Nachkommen häufiger auftreten und warum das so ist. (4P)
Die Kreuzungen zwischen Höhlenfischen, deren Populationen am weitesten voneinader entfernt sind —> ca. 90% der Nachkommen fast perfekte Augen
Die Kreuzung von Höhlenfischen und Flussfischen —> ca. 100 %
Bei der Entstehung der Augen sind eine Vielzahl von verschiedenen Genen beteiligt. Je näher geografisch die Population der Fische sind, desto wahrscheinlicher ist es dass sich die Fische die selben Gene teilen.
Je weiter weg sie voneinander liegen, desto wahrscheinlicher können sich die Gene kompensieren und es kommt zur Augenbildung. Somit haben weit entfernte Populationen weniger mutante Allele gemeinsam
Wie heßt der zugehörige Signalweg und wird er durch den beschrieben Vorgang aktiviert oder inhibiert (bezogen auf die Genexpression eines typischen Zielgens)? (3P)
Name Signalweg
Zielgene werden aktiviert
Zielgene werden inhibiert
Inhibierung von GSK3
Dephosporylierung von smad
Aktivierung von gamma-Secretase
Blockierung von Cyp26a1
Inhibierung von Smoothened
Inaktivierung von Cactus Kinase
Wnt
x
TGFbeta
Delta-Notch
RA
Hedgehod-Signalweg
Toll-Signalweg
Welche genetischen Interaktionen werden von Dorsal reguliert? Machen Sie eine Vorhersage, welches Gen und welcher Zelltyp ventral in einem Drosophila Embryo exprimiert wird, der mutant für das twist Gen ist. (3P)
Durch Dorsal werden twist, snail, rhomboid aktiviert. dpp und zerknüllt inaktiviert
Dorsal (Protein) ventral am höchsten konzentriert, dorsal gering bis gar nicht—> im dorsalen Bereich ist Dorsal mehr im Cytoplasma, ventral mehr im Kern
Dorsal aktiviert twist, wenn Mutation im twist-> keine Bildung von Mesoderm????
Bei der Verpaarung von Drosophila-Fliegen, die heterozygot mutant sind für das bicoid Gen, entstehen 25% Nachkommen des Genotyps bic-/bic- (d.h beide Kopien des bicoid Gens sind nicht funktionell).
a) Welchen Phänotyp erwarten Sie, wenn sich diese Embryonen entwickeln?
b) Erläutern Sie, welche Gene bzw. Genprodukte betroffen sind und was die Konsequenzen sind, wenn im syncytiellen Blastoderm kein funktionsfähiges Bicoid Protein vorliegt?
a) bei einem weiblichen Phänotyp, wäre das Tier steril, da es kein Bicoid an seine Eizellen geben kann —> nicht reproduktionsfähig. Männliche Nchkommen immer noch fertil
b) bicoid mRNA anteroir hoch, oskar mRNA posterior hoch -> A-P-Achse
bicoid aktiviert ggp gene und orthodetide —> erste Musterung des Embryos durch verschiedene Expression von bicoid
bicoid blockiert translation von caudal, erzeugt auch dadurch Gradient
ohne bicoid kann A-P-Achse nicht aufgebaut werden?
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