Formação de Somitos e Mesoderma

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Formação do Mesoderma e Somitogênese 
 
Objetivos: 
 
Definir a Sequencia de eventos que levam à formação dos somitos 
 
Compreender mecanismos de Controle da Segmentaçào: Relógio 
de Segmentaçào 
 
Compreender o que determina a Identidade AP 
 
 
 
Gastrulação: 
 Ectoderma 
 Mesoderma 
 Endoderma 
Larsen, Human Embriology, 6th Ed. 
O Mesoderma e seus derivados 
 
Notocorda 
Paraxial Somitomeros (1-7) 
 Somitos Esclerotomo 
 Dermomiótomo Dermátomo 
 
 Miótomo 
 
Intermediario: Sist. Urogenital 
 
Placa lateral Somatopleura 
 Esplancnopleura 
A Padronização do eixo DV subdivide o mesoderma 
O Mesoderma e seus derivados 
 
Somitogênese 
Somitogênese 
 
Mesoderma paraxial, placa segmentar 
Se formam periodicamente, a partir de somitômeros 
Noggin induz formação de somitos (pode até induzir 
no mpl) 
(BMPs subdividem mesoderma no eixo DV) 
Número varia segundo a espécie 
Periodicidade controlada por Notch 
A P 
MPS 
S 
Nt 
The presomitic paraxial mesoderm is located on either side of the notochord. The lateral-plate mesoderm is positioned tangentially to the 
intermediate mesoderm, which in turn is positioned laterally to the paraxial mesoderm. Segmentation of the paraxial mesoderm into ball-
like structures, known as somites, occurs along the dorsal–ventral axis and in a rostral to caudal direction. In response to signals from the 
notochord and the neural tube, the somites differentiate and subdivide to give rise to the dermomyotome and the sclerotome. The 
dermomyotome is subdivided into the hypaxial and the epaxial dermomyotome, and is the source of cells for the lateral trunk musculature 
and deep back musculature, respectively The lateral-plate mesoderm is the source of several factors, such as the bone morphogenic 
proteins (BMPs), which negatively regulate myogenic differentiation through the downregulation of MyoD expression 
Subdivisão do esclerótomo, dermátomo e miótomo 
Recombinação de vértebras 
Os somitos também definem caminhos migratórios para as células da 
crista neural 
Somitogênese 
 
1)  Aquisição da identidade de mesoderma paraxial. Células progressivamente 
adicionadas à cauda posterior do embrião formando o mesoderma pré-
somitico (PSM) 
2)  Pré-padronização segmentar, ondas cíclicas de expressão gênica no PSM 
anterior (Aquisição de metamerização pelo relógio de segmentação) 
3)  A partir do padrão anterior o segmento morfológico (somito) é formado, 
1)  Aquisição de polaridade rostro-caudal (importante para recombinação 
de somitos) 
2)  Estabelecimento de barreira morfológica 
3)  Subdivisão esclerótomo dermomiótomo 
4)  Aquisição de identidade posicional imposta por genes Hox 
Somitogênese e o Relógio de Segmentação 
O Relógio de Segmentação: Transformação de um padrão temporal ocilatório 
num padrão espacial periódico 
Primeira evidência: Hes-1 mRNA no embrião de galinha, depois vários da Via 
Notch identificados (principalmente em Zebrafish). 
The different patterns can be arranged in a sequence corresponding to a temporal oscillation in the PSM linked to 
somitogenesis. Phases of the oscillation cycle are numbered I, II and III to match terminology for the c-hairy1 cycle in 
the chick14. Intermediate phases are designated I+, II+ and III+. The posterior end of the notochord serves as a 
reference point for alignment of the embryos (horizontal guide lines). 
Notch signalling and the synchronization of the somite segmentation clock 
Yun-Jin Jiang, Birgit L. Aerne, Lucy Smithers, Catherine Haddon, David Ish-Horowicz and Julian Lewis 
Nature 408, 475-479(23 November 2000) 
 
Padrão oscilatório no mesoderma pré-somítico 
Expressão cíclica de componentes da via de Notch no Mesoderma Pré-
somitico 
Modelo: O Relógio de Segmentação: oscilação temporal se transformando em 
padrão periódico espacial 
Sato, Y. et al. Development 2002;129:3633-3644 
Genes cíclicos: 
 
Lfng (A), Delta1 (B) e Notch1 (C) mRNAs no anterior PSM de embriões e galinha E2 
(Notch RNA e geral. Mas 
porção intracelular da ptn 
cicla) 
Os somitos apresentam identidades próprias ao longo do 
eixo AP 
 
 
Vértebras 
 Cervicais 
 Torácicas 
 Lombares 
 Sacrais 
Assimetria Antero-Posterior (AP) 
 
Evidências de assimetria: 
 Tubo neural: Encéfalo x medula; rombômeros 
 Crista neural 
 Somitos 
 Localização dos membros 
 
 
Quem são os genes Hox? 
Primeiramente identificados em Drosophila 
(complexos bitorax e antenapedia), por 
causar mutações homeóticas 
Codificam fatores de transcrição que possuem 
um doínio de ligação ao DNA chamado 
Homeobox . Não é o homeodomínio quem dá 
especificidade, esta é dada por complexos com 
outras ptns 
Lewis: Transformações Homeóticas 
Ultrabitorax 
Lewis: Transformações Homeóticas 
Antennapedia 
Transformação homeótica no camundongo 
Dominância posterior no complexo Hox 
Conservação Evolutiva da família Hox 
Conservação e colinearidade de complexos Hox 
Genes Hox e diversidade morfológica 
Genes Hox e a especificação de identidades vertebrais 
Diversidade por modificações nos domínios de expressão de genes Hox 
Diversidade por modificações nos domínios de expressão de genes Hox 
Ronshaugen et al, 2003 
Em hexapoda Ubx reprime Dll e, portanto, a formação de patas. Em Ubx de 
crustáceos esta função é reprimida. 
Alterações na atividade de uma proteina Hox modifica o padrão corporal 
A variação dos alvos de Ubx gera 
modificações nos padrões de asas 
Sean Carroll 
Alterações nos alvos de regulação por genes Hox modificam o padrão corporal 
Genes Hox e a Crista Neural 
O Potencial da Crista Neural 
A morfologia do indivíduo depende de 
processos regulatórios durante o seu 
desenvolvimento, onde genes 
específicos regulam a morfogênese 
 
 
Considerando o que sabemos sobre a 
gastrulação e sobre o 
estabelecimento dos eixos durante o 
desenvolvimento embrionário, como 
seria o ancestral comum aos 
bilaterados (Urbilateria)? 
Protostomo Deuterostomo 
O Mesoderma e seus derivados 
 
Notocorda 
Paraxial Somitomeros (1-7) 
 Somitos Esclerotomo 
 Dermomiótomo Dermátomo 
 
 Miótomo 
 
Intermediario: Sist. Urogenital 
 
Placa lateral Somatopleura 
 Esplancnopleura 
Mesoderma da Placa Lateral 
Mesoderma Intermediário 
Mesoderma Paraxial 
Mes. Placa Lateral: coração, vasos, sistema circulatório, cobertura 
das cavidades do corpo e componentes mesodermais dos 
membros (menos músculos) 
 
Formação dos membros 
 
Crescimento do botão límbico 
Estruturas proximais são as primeiras a serem especificadas 
O que determina o local aonde o membro vai crescer? 
Tecidos envolvidos na 
formação dos 
membros 
O crescimento do botão límbico é induzido 
por Fgf 
A identidade anterior versus 
posterior do membro depende 
da expressão de Tbx4 e Tbx5 
Borda apical ectodermal 
e 
Zona de progressão 
Na zona de progressão são definidas as identidades das várias 
partes do membro. O AER induz a divisão celular da zona de 
progressão 
Pattern formation: old models out on a limb 
Lee Niswander 
 
The progress zone model proposes progressive Pr–D specification that depends on the AER in which proximal fate is specified first, 
followed by progressively more distal specification. Dudley et al. propose that all Pr–D fates are specified within the early limb bud. 
 
O que rege a especificação progressiva dos destinos 
ao longo do eixo PD? 
O que controla a identidade das estruturas que se formam ao longo 
do eixo PD? 
P 
DGenes Hox definem as identidades PD nos membros 
Zona atividade polarizadora 
a | Chick and mouse skeletons are shown on the 
left and right, respectively. The stylopod is the 
proximal element that gives rise to the humerus 
in the forelimb and the femur in the hindlimb. 
The intermediate elements (zeugopod) give rise 
to the radius and ulna in the forelimb, and the 
tibia and fibula in the hindlimb, whereas distal 
elements (autopod) will give rise to the wrist 
and fingers in the forelimb, and ankle and toes 
in the hindlimb. Unlike the mouse, the chick 
'hand' has three digits (d2–4). Image courtesy of 
C. Tickle, Dundee University. b,c | Molecular 
interactions that coordinate limb growth and 
patterning along the three limb axes: proximal–
distal (Pr–D) axis is under the control of 
fibroblast growth factors (FGFs; blue) from the 
apical ectodermal ridge (AER), the anterior–
posterior (A–P) axis is under the control of 
Sonic hedgehog (SHH; red) from the posterior 
mesenchyme, and the dorsal–ventral (D–V) axis 
is under the control of bone morphogenetic 
proteins (BMPs) and Engrailed1 (EN1; both in 
pink) from the ventral ectoderm and WNT7a 
(green) from the dorsal ectoderm. Panel b 
reproduced with permission from Ref. 83 © 
(1990) University of the Basque Country Press 
 
Pattern formation: old models out on a limb 
Lee Niswander