Herzog/Ober

ZUSAMMENFASSUNG GRUNDLAGEN

Die höchst unsympathische Herzog began mit einigen Grundlagen, die ich auf dieser Karte neu zusammenfasse:

Durch die Befruchtung entsteht eine diploide Zygote. Dipolid bdeutet einen Chromosomensatz von 2n = 46 Chromosome in 23 Paaren. Jetzt lässt sich die Entwicklung von fast jedem vielzelligen Tier in charakteristische Abschnitte teilen.

1. Nenne die charakteristischen Abschnitte der Entwicklung ab dem Zeitpunkt der Befruchtung.

   
   

Wichtig ist dabei besonders die Gastrulation:

1. Welche Zellltypen und Organe bilden Ektoderm, Endoderm und Mesoderm?

Im Laufe ihrer Entwicklung durchlaufen Zellen allerhand Prozesse. Die vier wichtigsten:

• sie teilen sich

• sie spezialisieren sich

• sie interagieren miteinander

• und sie wandern

Schauen wir uns die Zellproliferation nocheinmal genau an. Es bilden sich viele Zellen aus einer Vorläuferzelle. Sowie bei der Furchungsteilung. Die daraus entstehende Blastula hat Zellen die totipotent und pluripotent sind.

1. Was bedeutet totipotent und pluripotent?

Zellwanderung ist ebenfalls ein wichtiger Prozess.

Auf diesen Bildern sehen wir wie grün angefärbte Zellen in A später ins Gehirn wandern. Darauf basierend können wir einen Anlageplan erstellen.

Hierbei ist zu beachten, dass die Achsen bei einem frühen Embryo noch animal und vegetal genannt werden weil sich anterior und posterior erst noch ausbilden.

Wir haben gelernt , dass sich aus Endoderm beispielsweise Magen und Pankreas bilden, aus Ektderm Haut und Hirnzellen und Mesoderm bildet Herz und Niere. Die 100 Pence Frage lautet:

1. Wenn nicht aus Ekto-, Endo- oder Mesoderm, aus was werden später Eizellen und Spermien, also Gameten, gebildet?

Und das ist schon magisch in der Entwicklungsbiologie - du hast es schon mal gehört: Körperzellen - genannt Soma - entwickeln sich zu Organen und was wir sonst so brauchen. Aber sie sterben irgendwann. Wie wir auch. Aber Gameten, die Zellen, die aus der Keimbahn kommen, sind potenziell unsterblich.

Hier können wir sehen welche Auswirkungen eine Mutation im Soma auf nachfolgende Generationen hat - richtig. Keine. Erst ene Mutation in den Keimzellen sorgt dafür dass beispielsweise auch alle Fische die später kommen grün leuchten. :)

Zurück zur Zellspezialisierung: Du hast auch schon mal von Spezifizierng und Determinierung gehört. Die blöde Frau Herzog hatte hier ein schönes Beispiel:

In disem Schaubild nehmen wir eine grüne Zelle und packen sie in gelbes Gewebe. Im Fall der Spezifizierung: sie sind versehentlich im Mathekurs gelandet und müssen jetzt Mathe lernen. Im Fall der Determinierung: sie sind versehentlich im Mathekurs gelandet, haben aber ihr Biobuch mitgebracht. Ha. So oder so: Ob spezifiziert oder determiniert ist ein Zeitfaktor.

Zuletzt: Determinanten und Morphogene. Du kennst sie schon.

1. Was ist das French Flag Modell?

2. Wie funktioniert Musterbildung durch Determinanten?

VORLESUNG 1: Gefäßentwicklung - Herzog

Das ist ein kleines Zebrafischchen. In Grün sehen wir Blutgefäße und in rot sehen wir die Blutkörperchen. Es ist ein trnsgener lebender Fisch.

1. Was bedeuten Tg(krdl:GFP) und Tg(gata1:dsRed)?

Diese drei hübschen haben den Nobelpreis bekommen. Besonders stolz sind wir natürlich auf Christiane Nüsslein-Vollhard. Sie bekamen den Nobelpreis für die Entdeckung der genetischen Kontrolle der frühen Embryonalentwicklung. Wir wollen wissen welche Gene die Embryonalentwicklung regulieren.

Der Ansatz lautete so: Wir nehmen das Genom einer Fruchtfliege und fügen Mutationen ein, ganz willkürlich. Die sich daraus entwickelten Embryonen wurden unter dem Mikroskop untersucht, und ihnen wurden Namen gegeben. Je nach Aussehen (z.B. odd). Nach und nach wurde das entsprechende Gen idenifiziert und eine Hierachie entdeckt.

Aber wie funktioniert so ein Screen genau? (Eigenrecherche)

Angewandt konnte man auf diese Art in Erfahrung bringen, was für ein Gen bzw Protein für das Hennekamm-Syndrom verantwortlich war - Das Hennekamm-Syndrom ist eine genetische Erkrankung die vorallem das lymphatische Gewebe betrifft. Durch die erweiterten Lymphgefäße bilden sich Lymphödeme.

1. Welches Protein ist verantwortlich für das Hennekam-Syndrom?

2. Nenne ein paar Punkte, die für den Zebrafisch als Modellorganismus sprechen.

VORLESUNG 2: Gefässe: Herzog - Erzeugen transgener Fische

FOKUSFRAGEN

Wie manipuliere ich einen Fischembryo?

Da habe ich verschiedene Möglichkeiten.

1. FOKUSFRAGE: Erläutere 5 Möglichkeiten, wie ein Fischembryo manipuliert werden kann.

2. FOKUSFRAGE: Was ist genregulatorisches Element und was möchte ich damit bewirken?

3. FOKUSFRAGE: Ich möchte eine transgene Fisch-linie erzeugen. Wie mache ich das?

4. FOKUSFRAGE: Welche Probleme können beim Erzeugen von transgenen Fischen auftauchen?

5. FOKUSFRAGE: Wie kann ich die Spezifität nachweisen?

6. FOKUSFRAGE: Wie generiere ich ein knockdown mit Morpholinos?

7. FOKUSFRAGE: Wie kann durch Morpholino ein knockdown erzeugt werden?

VORLESUNG 2: Gefässe - Herzog: Elabela-Apelin-Signalweg - ZUSAMMENFASSUNG

doi: 10.7554/eLife.06726

transgen.de/forschung/1545.neue-zuechtungsverfahren-uebersicht.html

Wir beschäftigen uns jetzt mit einem Paper auf das Frau Wiebke Herzog offenbar besonders stolz ist: der Elabela -Apelin-Rezeptor Signalweg zur Regulierung von Endothelzellen-Wanderung. Kurz, was sind Endothelzellen? Spezialisierte Zellen (was das bedeutet wissen wir ja inzwischen) welche die innere Oberfläche der Blutgefäße auskleiden.

Also was wir hier in grün sehen, das sind Angioblasten, also eine Angioblastenmigration. Der erste Kreislauf wird gebildet durch die Bildung der Aorta und der Kardinalvene und zwar indem Angioblasten im Mesoderm der lateralen Platte spezifiziert werden (zu Endothelzellen)…

und dann zwischen den Somiten (Segmente in der Embryonalentwicklung) in Richtung Mittellinie wandern wo sie miteinander verschmelzen.

Ursprünglich dachte mann der Wachstumsfaktor A (VEGF-A) - lol random name, wäre dafür verantwortlich aber Frau Herzog fand raus - dem ist nicht so! Stattdessen wurde ein kleines Peptid entdeckt, es heißt Apelin. Seine Rezeptoren heißen aplnra und aplnrb (achte auf das r darin für Rezeptor) und sind während der Angioblastenwanderung exprimiert:

aplna und aplnb sind Paraloge. Jetzt kommen Morpholinos ins Spiel - also ein gezielter Knock-out. Wenn ich die Gene für die Rezeptoren lahm lege, ist das wichtig für die Angioblastenwanderung?

Turns Out - Ja. Sehr wichtig. Das Ausschalten von aplnra oder aplnrb verringerte die Effizienz der Angioblastenwanderung, die Angioblasten verbleiben teilweise auf Wanderungsstrecke (Bild 2 und 3). Wenn man beide ausschaltet bleibt die Angioblastenwanderung gänzlich aus (letztes Bild).

Wie sieht so ein Apelin-Rezeptor eigentlich aus?

Es ist ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor. Den kennen wir bereits aus Grundlagen I Nitschke:

(kleine Erinnerung: CREB/CRE Signalweg)

Okay. Was ist dann der nächste Schritt? Wir möchten nicht nur einen transienten Knock-Out, wir wollen richtig das Genom editieren. Wie machen wir das? CRISPR/Cas9 oder TALEN. Wie funktioniert das on detail nochmal?

VORLESUNG 2: Gefässe - Herzog: Elabela-Apelin-Signalweg - FRAGEN

Herzog will vorallem wissen was man tun muss bei welcher Fragestellung, nicht nur die Ergebnisse des Papers.

NACHARBEITEN:

• recherchieren wie ein Screen genau funktioniert in dem zufallsmutationen im genom eingefügt werden und dann Gliegenembryonen unterm Mirksokop