Fachmodul Entwicklungsbiologie II - Cheatsheet

Promotoren und Enhancer-Elemente

Definition:

Regulatorische DNA-Sequenzen, die die Genexpression beeinflussen; Promotoren binden RNA-Polymerase, Enhancer erhöhen die Transkriptionsrate.

Details:

• Promotoren: Startpunkte der Transkription, enthalten TATA-Box und andere Erkennungssequenzen.
• Enhancer: Binden Transkriptionsfaktoren, oft weit vom Zielgen entfernt.
• Interaktionen zwischen Promotoren und Enhancern können durch Schleifenbildung der DNA ermöglicht werden.
• Regulieren zeit- und ortsspezifische Genexpression während der Entwicklung.

Epigenetische Modifikationen

Definition:

Chemische Veränderungen der DNA oder Histone, die Genexpression ohne Änderung der DNA-Sequenz regulieren.

Details:

• Wichtige Mechanismen: DNA-Methylierung, Histonmodifikationen (Acetylierung, Methylierung, Phosphorylierung)
• Regulieren chromatinstruktur und genzugänglichkeit
• Reversibel und vererbbar
• Beteiligt an Zell-Differenzierung und Genomstabilität

Notch-Signalweg

Definition:

Wichtiger Signalweg in der Entwicklungsbiologie, der Zellkommunikation und Zellschicksalsentscheidungen reguliert.

Details:

• Bindung von Delta/Serrate/Jagged an Notch-Rezeptor löst Rezeptorspaltung aus.
• NICD (Notch intracellular domain) wird freigesetzt und wandert in den Kern.
• NICD interagiert mit CSL-Transkriptionsfaktor-Komplex (CBF1/Su(H)/Lag-1).
• Aktivierung der Zielgenexpression, z.B. Hes- und Hey-Gene.
• Wichtige Rolle in der Neurogenese, Angiogenese und bei der Zellproliferation.
• Fehlregulation kann zu Krankheiten wie Krebs führen.

Wnt-Signalweg

Definition:

Der Wnt-Signalweg ist ein Signaltransduktionsweg, der Zellwachstum, Zellteilung und Zellmigration reguliert.

Details:

• Wichtig für Embryonalentwicklung und Krebs.
• Wnt-Proteine binden an Frizzled-Rezeptoren.
• Aktivierung führt zur Stabilisierung von β-Catenin.
• β-Catenin transloziert in den Zellkern und aktiviert Zielgene.
• Kann klassisch (Kanoinisch) oder nicht-kanonisch sein.
• Kanonischer Weg: Beteiligt an Genregulation durch β-Catenin.
• Nicht-kanonischer Weg: Funktioniert unabhängig von β-Catenin.

Gap Junctions

Definition:

Gap Junctions sind Kommunikationskanäle zwischen benachbarten Zellen, die den Austausch von kleinen Molekülen und Ionen ermöglichen.

Details:

• Bestehen aus Connexinen
• Bildung von Connexonen (Halbkanäle)
• Ermöglichen direkte elektrische und chemische Kopplung
• Wichtig für die Signalweiterleitung in Herz- und Nervenzellen
• Können durch Ca²⁺-Konzentration und pH-Wert reguliert werden

Aktin- und Mikrotubuli-Dynamik

Definition:

Aktin- und Mikrotubuli-Dynamik umfasst die strukturellen Umbauten und Bewegungen von Aktinfilamenten und Mikrotubuli, die wesentlich für Zellform, Zellbewegung und Zellteilung sind.

Details:

• Aktinfilamente: Polymerisation und Depolymerisation von Aktin.
• Mikrotubuli: Assembly und Disassembly von Tubulin-Dimeren.
• Reguliert durch ATP/GTP-Hydrolyse.
• Schlüsselproteine: Profilin, Cofilin (Aktin) und Kinesin, Dynein (Mikrotubuli).
• Funktion: Intrazellulärer Transport, Mitose, Zellmigration.
• Formeln:
• Aktin-Polymerisation: \( ATP \rightarrow ADP + P_i \)
• Mikrotubuli-Polymerisation: \( GTP \rightarrow GDP + P_i \)

Nierenentwicklung

Definition:

Entwicklung der Niere aus intermediärem Mesoderm, diverse Entwicklungsstadien: pronephros, mesonephros, metanephros.

Details:

• Pronephros: Vorläufige Struktur, früheste Form der Niere
• Mesonephros: Übergangsstruktur, funktionell in Embryonen von Fischen und Amphibien
• Metanephros: Endgültige Niere, entwickelt sich durch Interaktion von Ureterknospe und metanephrogenem Mesenchym
• Wnt-Signalweg und GDNF: entscheidend für Nierenentwicklung
• Fehlregulation kann zu Nierenanomalien führen
• Zellmigration, -proliferation und -differenzierung essenziell

Herzentwicklung

Definition:

Embryonale Bildung und Differenzierung des Herzens

Details:

• Frühe Herzbildung: mesodermale Vorläuferzellen formen das kardiogene Feld
• Herzschlauchbildung: laterale Plattenmesodermzellen fusionieren
• Herzschleifenbildung: der Herzschlauch elongiert und bildet eine Schleife zur künftigen Herzkammeraufteilung
• Septierung: Bildung der Herzscheidewände zur Trennung von Vorhöfen und Kammern
• Ausbildung der Herzklappen: Trennung der Blutströme zwischen Vorhöfen und Kammern sowie Kammern und Arterien
• Korrektur von Herzfehlern: Normalerweise durch genetische und molekulare Mechanismen reguliert