Biologia do Desenvolvimento aula 2

Prévia do material em texto

Biologia do Desenvolvimento 
Bibliografia basica: 
Biologia do desenvolvimento / 
Scott F. Gilbert. -- 
5. ed. -- Ribeirão Preto, SP : 
FUNPEC Editora, 2003. 
Dra. Rubiani de Cassia Pagotto 
Depto. Biologia- UNIR 
Aula 02 
• Recomenda-se ao aluno a leitura dos capitulos 2 e 
3- Gilbert (2003) : Genes e desenvolvimento; 
bases celulares da morfogênese; Padrões do 
desenvolvimento: fertilização e clivagem bem 
como complementação de leitura com o capitulo 
22 do livro Biologia Molecular da Célula Alberts 
et al. (2010). 
 
4 questões sobre morfogênese: 
• • Como se formam tecidos a partir de células? De que modo, os 
vários tipos de células presentes na retina neural (fotoreceptores, 
neurônios bipolares e células ganglionares) estão organizados para 
permitir que a retina seja funcional? 
• • Como são os órgãos construídos a partir de tecidos? As células 
retinais do olho estão situadas atrás da córnea e da lente a uma 
distância exata. Todas as conexões entre estas estruturas devem 
estar precisamente ordenadas. 
• • Como células migrantes atingem seu destino, e como se formam 
órgãos em determinados locais? O que impede a formação de um 
olho em outras partes do corpo, se todas as células têm o mesmo 
potencial genético? 
• • Como crescem órgãos e suas células, e como é esse crescimento 
coordenado ao longo do desenvolvimento? 
grupos principais de células no embrião 
• células epiteliais: fortemente ligadas 
umas às outras em camadas ou tubos; 
• células mesenquimatosas: isoladas e 
funcionando como unidades 
individuais. 
• processos celulares morfogênicos : 
 (1) direção e número de divisões 
celulares; 
 (2) mudanças na forma das células; 
 (3) movimento celular; 
(4) crescimento celular; 
 (5) morte celular; 
(6) mudanças na composição da 
membrana celular e da matriz 
extracelular. 
Vias de comunicação intercelular na 
morfogênese 
• através de substâncias difusíveis que são sintetizadas por um 
tipo de célula e que mudam o comportamento de outros tipos 
celulares; hormônios, fatores de crescimento e morfógenos; 
• contato entre superfícies de células adjacentes: Células 
podem reconhecer seletivamente outras, aderindo a algumas 
células ou migrando sobre outras, por intermedio de eventos 
moleculares na superficie celular que intermediam o 
reconhecimento seletivo de células e sua transformação em 
tecidos e órgãos, ocorrem na superfície celular 
• o paradigma dominante na morfogênese envolve afinidade 
celular diferencial, para superfícies de outras células ou para 
moléculas da matriz extracelular secretadas pelas células. 
Afinidade celular diferencial 
• quando células epidérmicas (ectodérmicas) e mesodérmicas foram ajuntadas para 
formar um agregado misto, as células epidérmicas foram encontradas na periferia 
do agregado e as células mesodérmicas no seu interior 
• As posições finais das células reagregadas refletem suas posições embriônicas 
importante para fornecer informação posicional às células embrionárias. As 
células têm a capacidade de distribuirem-se em suas próprias posições 
embriológicas. 
• afinidades seletivas mudam durante o desenvolvimento. Mudanças na adesão 
são específicas temporalmente. Tais mudanças na afinidade celular são 
extremamente importantes nos processos da morfogênese. 
• reconstrução de agregados de embriões tardios de aves e mamíferos foi obtida 
pelo uso da protease tripsina para dissociar as células entre si. Quando as células 
isoladas resultantes foram misturadas em um frasco e agitadas de modo que a 
força de cisalhamento destruísse adesões não específicas, as células se 
distribuíram de acordo com seu tipo celular (reconstruíram a organização do 
tecido original) : agregação histotípica: reconstrução de tecidos complexos a 
partir de células únicas 
As classes de moléculas de adesão celular 
• Células eucarióticas são envolvidas por uma complexa borda molecular -
membrana plasmática (ou celular)-, uma bicamada fluida lipídica que 
contém proteínas capazes de interagir com o ambiente externo. 
• moléculas da membrana celular (proteínas) envolvidas no controle de 
interações específicas com outras células: 
• Moléculas de adesão celular. proteínas participam da adesão célula-célula 
unindo: 
– células em lâminas epiteliais 
– condensar células mesenquimatosas em agregados coesos. 
Elas têm um papel crítico na separação de diferentes tecidos entre si. 
• • Moléculas da junção celular: 
– fornecem vias de comunicação entre o citoplasma de células adjacentes ; 
– fornecem barreiras de permeabilidade e força mecânica às lâminas epiteliais. 
• • Moléculas de adesão a substrato: 
– permitem ligação das células às suas matrizes extracelulares. Elas incluem 
componentes da matriz extracelular e seus receptores situados na superfície da 
célula. 
– permitem o movimento de células do mesênquima e neurônios, e permitem a 
separação espacial das lâminas epiteliais 
Moléculas de adesão celular - CAMs 
Caderinas 
• Propriedades de adesão celular dependem de íons cálcio; 
• Caderinas promovem a aderência celular, ligando-se ao 
mesmo tipo de caderina em outra célula. 
• E-caderina (caderina epitelialuvomorulina e L-CAM) é 
expressa em todas as células embrionárias precoces de 
mamíferos. Posteriormente é restrita a tecidos epiteliais de 
embriões e adultos. 
• • P-caderina (caderina de placenta) parece ser expressa 
primariamente em células placentárias do embrião de 
mamífero 
• N-caderina (caderina neural) - vista inicialmente nas células 
mesodérmicas no embrião em gastrulação enquanto elas 
perdem sua expressão de E-caderina. É intensamente 
expressa nas células do sistema nervoso central em 
desenvolvimento 
• • EP-caderina (C-caderina) é crítica na manutenção da 
adesão celular entre os blastômeros da blástula de Xenopus e 
é necessária para os movimentos normais de gastrulação 
CAMs da superfamília de imunoglobulinas 
• domínios de ligação às células se 
parecem aqueles de moléculas de 
anticorpos e não necessitam de íons 
cálcio. 
 
 Moléculas da junção celular: 
Junções em fenda 
• são regiões intercelulares especializadas onde células adjacentes se encontram entre 15-40 
nm de distância. Finas conexões servem como canais de 
• comunicação entre células adjacentes = Células “acopladas” 
• pequenas moléculas (MW<1500) e íons podem passar livremente de uma célula para outra. 
( 6 Conexinas) 
A base molecular da afinidade célula-substrato 
• hipótese da afinidade diferencial a substrato 
postula que diferentes células reconhecem 
diferentes moléculas em várias matrizes 
extracelulares, por uma interação entre 
membrana celular e a matriz extracelular. 
Cada tipo de célula migratória prefere certas 
combinações de moléculas da matriz a outras 
combinações, e essas moléculas orientam a 
célula para quando e onde migrar. 
Matriz extracelular 
• macromoléculas secretadas pelas células no seu 
ambiente imediato. Essas moléculas interagem 
de modo a formar uma estrutura insolúvel que 
pode ter várias funções no desenvolvimento. 
• 3 componentes principais maioria de matrizes 
extracelulares: 
– colágeno : 
– Proteoglicanos 
– moléculas de adesão a substrato (glicoproteínas 
grandes) : 
principais componentes de matrizes extracelulares: 
– colágeno : 
• família de glicoproteínas contendo altas % de resíduos de glicina e 
prolina. 
• ~ 50% proteínas do corpo são constituídas de colágeno = principal suporte 
estrutural de quase todos os órgãos dos animais; 
– proteoglicanos: tipos específicos de glicoproteínas nas quais: 
• o peso dos resíduos de carboidratos é muito maior do que o da proteína; 
• os carboidratos são cadeias lineares compostas de dissacarídeos 
repetitivos. 
Geralmente,um dos açúcares do dissacarídeo tem um grupo amino e a 
unidade repetitiva é chamada glicosaminoglicano (GAG) 
Importantes como mediadores de conexões entre tecidos adjacentes em um 
órgão. 
– moléculas de adesão a substrato (glicoproteínas grandes) : 
• Matrizes extracelulares contêm uma variedade de outras moléculas 
especializadas, tais como: fibronectina, laminina e tenascina.. Essas 
glicoproteínas grandes provavelmente são responsáveis pela organização 
de colágeno, proteoglicanos e células em uma estrutura ordenada. 
• A interconexão de proteína e carboidrato forma 
uma matriz semelhante a uma rede, e em muitos 
tipos de células móveis, o proteoglicano envolve 
as células impedindo que elas se juntem. 
• A consistência da matriz extracelular depende da 
relação entre colágeno e proteoglicanos: 
– Cartilagem, que tem uma alta porcentagem de 
proteoglicanos, é macia 
– Tendões, que contêm predominantemente fibras de 
colágeno, são rígidos. 
• Na lâmina basal predominam os proteoglicanos 
que formam uma peneira molecular além de 
propiciar suporte estrutural. 
Receptores celulares para moléculas 
da matriz extracelular 
• INTEGRINAS- receptores proteicos que integram as 
plataformas intra e extracelulares permitindo que 
funcionem conjuntamente 
• GLICOSILTRANSFERASES da superfície celular: enzimas 
ligadas à membrana, encontradas no retículo 
endoplasmático e nas vesículas de Golgi, onde elas são 
responsáveis por adicionar resíduos de açúcar a 
peptídeos para produzir glicoproteínas. 
Existem numerosas glicosiltransferases, cada uma 
específica para um dado açúcar e algumas mostrando 
também especificidade de substrato. 
 
Adesão diferencial resultante de sistemas de adesão múltipla 
• processos morfogenéticos de interação célula-célula são 
provavelmente realizados por combinações de 
moléculas de adesão celular. 
• células podem ter muitos sistemas adesivos que lhes 
permitem ligar e/ou migrar em substratos específicos, 
ou para remodelar tecidos por digestão. 
• degradação controlada de moléculas da matriz 
extracelular é completada por um conjunto de enzimas 
coletivamente chamadas de Metaloproteinases 
degradativas de matrizes . 
– ligadas à membrana celular, 
– Secretadas diretamente pelas células para dentro da matriz 
que será dissolvida. 
Metaloproteinases degradativas de matrizes 
• incluem: 
– (1) colagenases que digerem colágenos dos Tipo I, II e III; 
– (2) gelatinases que digerem elastina e colágenos IV e V; e 
– (3) estromelisinas que digerem proteoglicanos, 
fibronectina e laminina. 
• A ativação dos genes das metaloproteinases é realizada 
coordenativamente, e várias dessas enzimas interagem 
para amplificar a intensidade das enzimas digestivas. 
Moléculas de receptores e vias de transdução de sinais 
• vias de transdução de sinais- vias entre a membrana celular e o genoma que 
permitem as interações entre os “estímulos” na superfície da célula e a 
transcrição de genes nucleares. Ex. via RTK-Ras; via JAK-STAT, etc. 
• cada receptor se estende através da membrana tendo: 
– uma região extracelular, 
– uma região transmembrana, 
– uma região citoplasmática. 
 
• ligante + região extracelular=> alteração forma receptor 
 => porção citoplasmática passa a ter atividade enzimática 
(quinase, usa ATP para fosforilar proteínas, inclusive a si mesma) 
• receptor ativo => cataliza reações fosforilam proteínas => ativação fator de 
transcrição 
• TF => ativar/reprimir genes 
Moléculas de receptores e vias de transdução de sinais 
• Ligante : associado a 
– uma célula 
– matriz extracelular 
– molécula difusível.: 
• molécula difusível vem do sangue = sinal 
endócrino. 
• o sinal vem de células vizinhas difundindo-se 
de uma para outra = sinal parácrino. 
Cruzamentos entre vias : 
• A matriz extracelular é uma fonte importante de 
sinais que podem ser transduzidos para o núcleo 
para dar expressão gênica específica. 
• Quando duas células interagem durante o 
desenvolvimento, ambas são modificadas na 
maioria das vezes. Essa indução recíproca é 
mediada por interações na membrana celular. 
• A superfície celular é um lugar extremamente 
importante para interações desenvolvimentais. 
Essas incluem adesão diferencial de uma célula a 
outras, a adesão diferencial de um tipo de célula 
a uma matriz extracelular e a comunicação de 
sinais para a diferenciação e divisão celulares.