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BLOQUE II: DESARROLLO EMBRIONARIO PRE-IMPLANTACIONAL TEMA 9.- DESARROLLO EMBRIONARIO PRE-IMPLANTACIONAL INTRODUCCIÓN Globalmente se distinguen 2 fases: - Primario - Tardío Primario: Incluye las 1as fases hasta el estadio de 8 células (en algunas especies hasta el de 16 células). El embrión está cerrado en ZP y hay un ^ del nº células en el = volumen, por lo tanto las células vsu tamaño. Tiene poca conexión con el tracto genital ?. Las células están bien definidas. Tardío: A partir de 8 células( compactación: se enganchan entre ellas y se forman 2 poblaciones: externa e interna. Este es el inicio de la diferenciación celular. Si se eliminan las células de los 1os estadios (hasta 8 células) puede nacer un individuo de las restantes. A partir de la compactación será inviable. Se forma el epitelio (Trofectodermo (Trof)(Corioalantoides y Placenta) y la Masa Celular Interna (MCI) ( Placenta y Embrión. Las células de la MCI son totipotentes (de aquí derivan las stem cells embrionarias). En este momento el blastocito abandona la ZP y se implanta. El desarrollo 1º( se produce en el oviducto. Fase compactación ( entrada útero (aproximadamente) Cavitación y oclusión ( matriz uterina METABOLISMO - Anaeróbico (vO2 en tracto ?) - En las 1as fases utilización mayoritaria de lactato y piruvato. - En 8 células se comienza a usar Glu. - En cavitación ^^ uso Glu a través de las 4 vías clásicas: o Pentosas-P o Embden-Meyerhof o Transaminación o Almacenamiento Glucógeno. - El metabolismo produce ^ reactivos O2 que han de ser eliminados. - Una parte de la Glu es usada para síntesis de lípidos (Glicerol). Otra parte importante de Glu es almacenada en forma de lípidos, ya que con ellos se obtiene ^^ ATP que con la Glu. - Un 8% de los lípidos no son degradados(usados en la síntesis de membrana durante el crecimiento embrionario (división embrionaria) ya que durante este proceso ^ la superficie de membrana: fosfolípidos de membrana. - AA: entran en el embrión por 2 vías: o Co-transporte acoplado a gradiente de Na. o Endocitosis constitutiva: los embriones más tardíos endocitan porciones del medio que los envuelve que es ^^ rico en proteínas, y estas son degradadas, reciclando sus aa. CONTROL EMBRIOGÉNESIS Ha de ser preciso ya que cualquier error representa un ^^ % de daño embrionario. - 3 elementos: 1. Información genética materna. 2. Información genética embrionaria. o Materna o Paterna 3. Factores epigenéticos complejos. 1. No es en forma de DNA, si no de RNA que ha sido almacenado en la fase oocitaria en el citoplasma de éste. Sólo será usada en las 1as fases. Después será degradada. 2. Irá tomando el control poco a poco, algo más tarde de la fecundación. 3. Modulan la expresión génica: intercambio de información del embrión con el organismo materno. - 3 fases: o Oocito-Zigoto (antes e inmediatamente después de la fecundación) o Fase activación genoma embrionario (2 células) o Fase diferenciación celular (4 células) - 3 transiciones: o Materno-Zigótica: material genético materno da paso a la información genética embrionaria. o Compactación: Inicio de la 1ª diferenciación con 2 estirpes celulares que no son intercambiables. Morfológicamente diferentes. o Formación Blastocito: Aparición 2 estirpes celulares muy diferenciadas: . Trofectodermo (permite aislar al embrión de su entorno) . Masa Celular Interna FASE OOCITO-ZIGOTO El oocito almacena ^^ cantidad de material: - 60 veces más proteína que una célula normal. - 1000 veces más ribosomas " " " - 100 veces más mitocondrias " " " - RNA: o 60% RNAr, 30% RNAt, 6-8% RNAm PolyA (encargado de controlar embriogénesis en las 1as fases). Después de la fecundación hay cambios proteicos en el zigoto. Si la transcripción está silenciada, significa que los cambios hasta la metafase (6-8h) están controlados a nivel post-traducional. En los estadios previos a la 1ª división hasta las 8 células, hay cambios de control ejercido a nivel tradicional. ¿Cómo se almacena y usa el RNA? - Cola de PolyA de RNAm: en el extremo 3' hay CPE (Cytoplasmic Polyadenilin Element) que es reconocido por CPEB reclutando una PolyA pol citoplasmática que alarga la cola PolyA. - Los RNA almacenados tienen aprox. 90 adeninas y los nuevos 150. - Cuando han tenido lugar 24 ciclaciones de Ca2+ (en el ratón) la CaM KII fosforila la CEPB(recluta la PolyA pol ( alarga cola de determinados RNAm( serán traducidos. - PAB (PolyA Bound Protein) que compiten con la (-) IGF4G en el inicio de la traducción. - Splicing a nivel citoplasmático: post-transcripcional ( transcriptos 1os y splicing (RNAm se almacena antes del splicing) - RNAm secuestrado por ribonucleoproteínas que están unidas al citoesqueleto, por lo que están fuera de circulación hasta que se separan de ellos. Cuando el RNA es traducido se degrada, por lo que todos los RNAm de origen materno van siendo degradados, así que el control ha de pasar al embrión (aprox. 2 células) por RNAm embrionario. Transición paulatina, de manera que los RNAm maternos aún pueden verse en estadio de 8 células. TRANSCRIPCIÓN GENOMA EMBRIONARIO El pronúcleo ? tiene un tiempo de transcripción mientras que el ? está silenciado. Fase Menor (expresión exclusivamente paterna) Los 1os genes que se expresan son los supresores de la apoptosis que sirven para evitar la apoptosis celular del oocito que viene programada de antes. Otros genes: determinación gonadal (SRY, ZFY, ZFX) que determinan el sexo del embrión ( dan diferenciación hacía los testículos. En esta fase todavía no hay gónadas así que la expresión de SRY y ZFY puede interpretar como otro indicativo que ha sido fecundado. Fase Mayor (expresión génica normal) Hay unos cuantos genes que tienen una marca que los diferencian unos de otros: Imprinting. Si sólo expresan genes paternos (Androgenéticos), los embriones se paran porque no se desarrollan normalmente, pero sí el alantoides, la placenta... Si sólo expresan genes maternos (Ginogenéticos), se desarrollan bien, pero no desarrollan el alantoides, la placenta... En el estadio de mórula hay una metilación de novo que genera un cambio radical en la estructura del genoma embrionario. Las células del ectodermo y las internas tienen metilaciones que las diferencian. Los genes improntados se escapan de esta metilación de novo. SÍNTESIS DEL DNA EN EMBRIONES PRE-IMPLANTACIONALES - La síntesis es muy activa en la fase pre-implantacional ya que cada 12h se produce una división (in vivo), cada 24h (in Vitro). Si los de mamíferos se comparan, por ejemplo, con equinodermos, aquellos son muy lentos. - La fase S es una fase relativamente larga, lenta. Esto es porque hay pocos inicios de replicación. Esto tiene relación con la regulación genómica que impone los momentos de replicación. - La fase G1 y G2 en mamíferos se da desde el comienzo (no en equinodermos: S(M(S(M...) Esto es debido a la complejidad de la regulación del mecanismo génico. - DNA mitocondrial (materno)( 50%; DNA nuclear( 50%. - En estadios peri-implantacionales del blastocito, el RNA m se empieza a replicar. Hasta este momento se han ido usando todos los acumulados en el citoplasma. - El zigoto tiene 100 veces más mitocondrias que la célula normal, por eso se reparten entre las células hijas, para que lleguen a un nº normal de mitocondrias por célula, y a partir de aquí se comiencen a replicar. ¿Qué tipos de genes se transcriben en fase pre-implantacional? - Los 1os que se transcriben son los supresores de la apoptosis para evitar que el oocito entre en dicha fase. - Inductores, supresores, conductores se expresan en peri-implantacional porque el proceso de apoptosis es como un examen cualitativo de las propias células, de manera que las que son anormales genéticamente son eliminadas por apoptosis. (Los oncogenes y genes de regulación pertenecen al mismo grupo) Gene regulation: funciones nucleares. 2 grupos: - Histonas: estructuración genoma. - Oct 4: control expresión génica. Su activación determina las células pluripotentes. Oncogenes: estructura o expresión DNA. Housekeeping: - de mantenimiento: factores inicio traducción, plegamiento proteínas (Chaperonas) - de vía metabólica: HPRT, GP1 - metalokioneinas: proteínas que se ven en presencia de metales pesados. Se activan en situación de estrés celular para contrarrestarlo. Citoesqueleto: - ? y ?-actina; ?-tubulina: el citoesqueleto es como un marcador de posición para saber si la célula está en el e