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Prof. Luiz Paulo Andrioli Escola de Artes, Ciências e Humanidades da USP lpma@usp.br Biologia do Desenvolvimento ACH4067_2023 AULA_2_ORGANISMO MODELO Drosophila como modelo experimental • Espécie favorável para manutenção em laboratório: • Cultura ocupa poucos espaços, fácil de manter e não é onerosa; • Espécie rústica, fácil manipulação e não é vetor de doenças. Drosophila como modelo experimental • Ciclo de vida curto, grande quantidade de descendentes gerados; Drosophila como modelo experimental Aparecimento espontâneo de mutantes • Disponibilidade de mutantes; Geração de novos mutantes por irradiação Drosophila como modelo experimental • Cromossomos politênicos; Teoria cromossômica da herança Genética mendeliana + Observações citológicas Drosophila nas décadas de 1970/80 • Excelente modelo genético; • Grande quantidade de mutantes surgidos espontaneamente ou gerados em laboratório e mantidos em estoques; • Comunidade com muitos pesquisadores, organizada e colaborativa. Genética clássica (mutantes) + Técnicas de biologia molecular Genes e processos moleculares que levam a formação do corpo de Drosophila Drosophila como organismo modelo Ciclo de vida da Drosophila Clivagens e formação de blástula BLASTODERME SINCICIAL sincício célula ESPECIFICAÇÃO Correspondência entre gástrula e adulto Os genes de segmentação estão organizados em cascata. A maioria desses genes codificam para fatores de transcrição. A cascata de segmentação em Drosophila melanogaster Gene A Gene C Gene B Gene a Gene c Gene b Gene α Gene γ Gene β Gene A Gene C Gene B Gene a Gene c Gene b Gene α Gene γ Gene β Informação posicional Materno Gap Pair rule Segment polarity bcd gt en eve/ftz Cascata de segmentação Promotor modular de eve Importância da Drosophila nos estudos para a biologia do desenvolvimento • Pela primeira vez foi mostrado como a informação genética instrui para formação do corpo de uma espécie animal; • Possibilitou desvendar mecanismos moleculares de fenômenos do desenvolvimento conhecidos apenas por procedimentos experimentais. Exemplo: morfógeno, determinantes morfogenéticos; • Criou a perspectiva, depois confirmada, da existência dos mesmos tipos de genes e dos mesmos mecanismos moleculares no desenvolvimento de outras espécies. Exemplo: genes Hox nos vertebrados. • Existe um programa para o desenvolvimento (instruções genéticas); • Essas instruções estão nos genes que codificam para proteínas reguladoras (instrumental para o desenvolvimento); • A regulação da expressão gênica assegura o desenvolvimento e a compreensão dos mecanismos moleculares do desenvolvimento. Importância da Drosophila nos estudos para a biologia do desenvolvimento 20 RAZÕES HISTÓRICAS & RAZÕES de ORDEM PRÁTICA ORGANISMO MODELO ORGANISMO MODELO • Um organismo modelo é uma espécie intensamente estudada, com a expectativa de que descobertas feitas com essa espécie revelem fenômenos biológicos semelhantes e aplicáveis a outras espécies; • A maior parte do conhecimento inicial na área do desenvolvimento foi obtido a partir de investigações feitas com um pequeno número de espécies, organismos modelo; • O que torna uma espécie um organismo modelo? • Fatores históricos e de ordem prática. 21 ORGANISMOS-MODELO 22 ORGANISMO (NÃO) MODELO • Organismo modelo: princípios básicos do desenvolvimento estudados em uma espécie se aplicam a outras espécies; • Por outro lado, flexibilidade no desenvolvimento é muito grande, e certos aspectos, mesmo alguns essenciais, por vezes estão alterados em algumas espécies, justificando a necessidade de estudar o maior número possível de espécies; 23 ORGANISMO (NÃO) MODELO • Além disso, algumas espécies apresentam questões particulares/ peculiares dela que podem responder importantes questões biológicas ou eventualmente, abrir novas perspectivas de estudos; • Técnicas moleculares tais como as de sequenciamento e de edição gênica tem possibilitado estudos com espécies não modelo. 24 peixe de caverna Astyanax mexicanus 25 ORGANISMO (NÃO) MODELO Icefishes (family Channichthyidae) 26 ORGANISMO (NÃO) MODELO rato-toupeira-pelado (Heterocephalus glaber) 27 ORGANISMO (NÃO) MODELO Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10: Clivagens e formação de blástula Slide 11: BLASTODERME SINCICIAL Slide 12 Slide 13: Correspondência entre gástrula e adulto Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17: Promotor modular de eve Slide 18: Importância da Drosophila nos estudos para a biologia do desenvolvimento Slide 19 Slide 20 Slide 21: ORGANISMO MODELO Slide 22 Slide 23: ORGANISMO (NÃO) MODELO Slide 24: ORGANISMO (NÃO) MODELO Slide 25: ORGANISMO (NÃO) MODELO Slide 26: ORGANISMO (NÃO) MODELO Slide 27: ORGANISMO (NÃO) MODELO
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