Учреждение образования полесский государственный университет в. Т. Чещевик молекулярные основы
 Скачать 1.26 Mb.
|
|
Тема 1. ВВЕДЕНИЕ Предмет и задачи молекулярной биологии онтогенеза. Терминологическая база данной научной дисциплины: образование морфогенетических полей и специфическая структурная и функциональная интеграция молекул, клеточных и тканевых процессов в пространстве и во времени; иерархические каскады взаимодействия регуляторных генов и механизм передачи межклеточных сигналов (эмбриональная индукция). Методы, используемые в изучении молекулярных аспектов развития: классические методы экспериментальной эмбриологии, основанные на изменении нормальных связей между частями развивающегося зародыша по принципу утрата/приобретение функции, и современные методы, включающие перенос генов и их частей, «выключение» генов или изменение уровня их экспрессии, создание трансгенных животных, методы культивирования клеток и тканей и их маркировка. Характеристика основных модельных объектов для изучения молекулярных аспектов онтогенеза. Тема 2. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЭКСПРЕССИЯ ГЕНОВ КАК ОСНОВА ИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМА Избирательная экспрессия генов во времени и пространстве - основа индивидуального развития организма. Факторы регуляции активности генома: внутренние (цитоплазматические детерминанты яйца), внешние (сигнальные молекулы). Концепция сигналинга, основанная на передаче информации клеткам за счет избирательного взаимодействия между молекулами. Регуляция активности генов на уровне инициации транскрипции. Цис- элементы промоторов и трансрегуляторные факторы транскрипции. Общие и специальные транскрипционные факторы. ДНК-белковые и белок-белковые взаимодействия. Роль белковых факторов, взаимодействующих с хроматином. Гиперчувствительные сайты ДНК. Доменная структура факторов транскрипции, важных для раннего развития животных: гомеодомен (helix - turn - helix), bacisHLH. Роль метилирования ДНК в регуляции экспрессии генов. Регуляция активности генов на посттранскрипционном и претрансляционном уровне.Процесс созревания РНК: кэпирование. полиаденилирование, сплайсинг. Регуляция транспорта из ядра в цитоплазму. Хранение запасенной мРНК в цитоплазме (гены «материнского эффекта»). Молекулярные основы онтогенеза Полесский государственный университет Страница 116 Транспорт экзогенных мРНК в яйца насекомых. Хранение мРНК в цитоплазме яйцеклеток. Тема 3. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КЛЕТОК Межклеточный сигналинг с участием ростовых паракринных факторов. Характеристика сигналов в зависимости от природы лигандов, способов передачи сигналов, структуры рецепторов; использование белок-белковых взаимодействий и модификаций белков (фософорилирование, специфическое расщепление и др.). Трансдукция сигналов при взаимодействии клеток друг с другом и с внеклеточным матриксом. Адгезионные молекулы клеточной поверхности (Са-зависимые и Са- независимые); щелевые контакты (коннексины и коннексоны). Избирательные взаимодействия клеток с внеклеточным матриксом (интегрины. селектины. гликозилтрансферазы), базальные мембраны (ламинин, коллаген IV, эластин, протеогликаны) и рыхлый внеклеточный матрикс (фибронектин, хондронектин, коллагены І-ІІІ, V-VIII, протеогликаны). Миграция клеток как результат избирательных взаимодействий. Тема 4. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ГАМЕТОГЕНЕЗА И ОПЛОДОТВОРЕНИЯ Миграция первичных половых клеток в гонады. Факторы детерминации бипотенциальных гонад. Сперматогенез.Функции геновSry и Sox9в формированиисеменников. Молекулярные механизмы регуляции дифференцировки сперматогоний. Структурно-функциональная роль клеток Лейдига и Сертоли и выделяемых ими гормонов. Изменение хроматина в ходе сперматогенеза. Оогенез. Этапы формирования и размножения оогоний, дифференцировки, роста и созревания ооцитов. Вителлогенез, синтез макромолекул, контролирующих последующее развитие зародыша. Диплотенный и метафазный блоки мейоза и их регуляция в ходе созревания ооцитов (MPF- и CSF-факторы). Механизм действия и регуляция активности MPF-фактора. Оплодотворениеи его биологическое значение. Факторы активации сперматозоидов: ионный баланс, активирующие спермин пептиды (сперакт, резакт). Капацитация спермиев млекопитающих: функции галактозилтрансферазы. Рецепторы zona pellucida в связывании сперматозоидов. Акросомная реакция, роль белка bindin. Молекулярные основы онтогенеза Полесский государственный университет Страница 117 Участие G-белков, инозитолтрифосфатов и фосфолипазы С в активации ооцита. Механизмы предотвращения полиспермии у различных организмов (быстрый и медленный блок полиспермии). Слияние мужского и женского пронуклеусов. Условия возобновления синтеза ДНК и стимуляция белкового синтеза в зародыше. Детерминация пола.Молекулярные механизмы детерминации пола у дрозофилы, гены Sxl, tra, Dsx. Регуляция выбора между митозом и мейозом первичными половыми клетками в гонадах. Молекулярные механизмы детерминации пола у млекопитающих. Роль пептидных, стероидных гормонов и гормон-рецепторных взаимодействий в формировании репродуктивной системы млекопитающих. Тема 5. ООПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ СЕГРЕГАЦИЯ КАК ФАКТОР, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ СУДЬБУ ЗАРОДЫША НА РАННИХ СТАДИЯХ РАЗВИТИЯ Роль ооплазматической полярности для формирования общего плана строения организма. Ооплазматическая сегрегация в ходе дробления как следствие ооплазматической полярности (распределение «материнский детерминант»). Биологическая функция дробления (становление многоклеточности, нормализация ядерно-цитоплазматических отношений), точка перехода на средней бластуле и гипотеза истощения репрессора. Факторы, определяющие пространственную организацию делений дробления. Роль белков цитоскелета в процессах поляризации ооцита и кортикальной реакции. Особенности клеточного цикла в период дробления, роль MPF-фактора и циклинов. Тема 6. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОНТРОЛЯ РАННЕГО РАЗВИТИЯ ДРОЗОФИЛЫ Формирование передне-задней оси у зародыша дрозофилы. Градиенты белков Bicoid и Nanos. Гены материнского эффекта и сегментации. Механизм целлюляризации зародыша. Сегменты и парасегменты. Гомейотические гены, гомеобоксы. Кластерная организация гомейотических генов. Консерватизм Hох-генов в эволюции. Формирование дорсо-вентральной оси у зародыша дрозофилы. Передача сигналов между фолликулярными клетками, ооцитом и зародышем (факторы Молекулярные основы онтогенеза Полесский государственный университет Страница 118 сигналинга Gurken, Тоrpedo, Spatzle, Тоll-рецептор). Ядерный градиент Dorsal в целлюляризованном зародыше. Гомология путей сигналинга у дрозофилы и млекопитающих. Тема 7. СТАНОВЛЕНИЕ ОБЩЕГО ПЛАНА СТРОЕНИЯ В РАННЕМ РАЗВИТИИ ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ Представление о гаструляции как о морфогенетических перемещениях клеток и клеточных пластов, в результате которых формируется общий план строения зародыша и происходит обособление зачатков. Формирование осей и становление общего плана строения в раннем развитии позвоночных животных. Сущность явления и история открытия эмбриональной индукции. Роль белковых факторов Wnt и TGFβ в становлении дорсо-вентральной оси зародыша амфибий. Формирование центра Ньюкопа и последующая индукция «организатора Шпемана». Роль сигнальных каскадов Wnt, ВМР4 и TGFβ в образовании организатора. Транскрипционные факторы и секретируемы белки, продуцируемые в области организатора. Формирование лево-правой асимметрии с помощью каскада белковых факторов. Эволюционный консерватизм путей проведения сигналов на примере Wnt/β-катенинового сигнального каскада и детерминации эпидермиса и нервной ткани. Тема 8. НЕЙРОГЕНЕЗ Спецификация нейроэктодермальных клеток у зародышей позвоночных (паракринный фактор BMP). Роль производных организатора Шпемана в образовании нервной трубки. Дифференцировка нейроэпителиальных клеток на нейральные и глиальные клетки. Сигналинг с участием Delta / Notch. Формирование передне-заднего и дорсо-вентрального характера спецификации нервной трубки (Hох-гены, паракринные факторы Shh, Wnt, BMP). Роль транскрипционных факторов basicHLH-, НТН-, факторов Рах- семейства. Нервный гребень и его производные.Образование нервного гребня и его производных. Дифференцировка клеток нервного гребня в симпатические нейроны и хромаффинные клетки мозгового слоя надпочечников. Участие молекул клеточной адгезии и отталкивания (Ephrin, Ephr-рецептор) в миграции клеток нервного гребня. Роль паракринных факторов в выборе пути дифференцировки клеток нервного гребня. Молекулярные основы онтогенеза Полесский государственный университет Страница 119 Участие паракринных (нейротрофины), хемотропных (нейтрины) и репеллентных (семафорины, эфрины) факторов в выборе направления роста конуса нервных клеток. Тема 9. МЕЗОДЕРМА И ЕЕ ПРОИЗВОДНЫЕ Эпителиально-мезенхимные взаимодействия и миграция клеток при формировании тканей и органов мезодермального происхождения. Сомитогенез у позвоночных с участием транскрипционных Pax факторов. «Молекулярные часы» сомитогенеза – роль Delta/Notch-сигнальной системы. Роль Ephrin/Ephrin-рецептор сигналинга в сегментации. Индуцирующие сигналы от хорды, нервной трубки и мезодермы боковой пластинки. Факторы, принимающие участие в мышечной дифференцировке. Механизм формирования почки: участие паракринных факторов в морфогенезе. Закладка и образование сердца: роль транскрипционных факторов Pitx2, Nkx2-5, паракринных факторов Nodal-related, Lefty-2, молекул клеточной адгезии. Тема 10. ОРГАНОГЕНЕЗ Развитие конечностей у высших позвоночных.Морфогенетическиеполя конечности. Мезенхимно-эпителиальные взаимодействия клеток. Гомеотические гены, принимающие участие в формировании передне-задней оси конечности. Роль фактора роста фибробластов FGF10. Индукция апикального эктодермального гребня (АЭГ) и его значение для морфогенеза конечности, паракринный фактор FGF8. Зона поляризующей активности (ЗПА) в спецификации передне-задней оси. Роль генов белковых факторов Shh, FGF, Hoxb, ВМР. Роль генов hoxa и hoxd 9-13 в спецификации структур конечности вдоль проксимо-дистальной оси. Тема 11. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ АПОПТОЗА И СТАРЕНИЯ Сущность явления апоптоза - программируемой клеточной гибели, отличия апоптоза и некроза. Роль апоптоза в развитии, участие апоптоза в физиологических и патологических процессах во взрослом организме. Механизмы активации процесса (рецептор-опосредованный и Молекулярные основы онтогенеза Полесский государственный университет Страница 120 митохондриальный пути развития клеточной гибели), основные участники процесса. Современные теории старения организма, рассматриваемые с молекулярно-биологических позиций. Тема 12. РОЛЬ НЕЙРОЭНДОКРИННОЙ РЕГУЛЯЦИИ В ОНТОГЕНЕЗЕ Механизм действия основных классов гормонов, участвующих в регуляции жизнедеятельности организма и адаптации его к условиям окружающей среды. Восприятие внешних сигналов – мембранные, цитоплазматические и ядерные рецепторы. Липофильные и гидрофильные гормоны: основные представители и вызываемые ими эффекты. Медиаторы. Факторы роста, цитокины. Молекулярные основы онтогенеза Полесский государственный университетСтраница 121 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ дневная форма получения второй ступени высшего образования Н ом ер р аз де ла , т ем ы Название раздела, темы Количество аудиторных часов Коли че ст во ча со в У СР Форма контроля знаний Л ек ци и П ра кт ич ес ки е за ня ти я Се м ин ар ск ие за ня ти я Л аб ор ат ор ны е за ня ти я И ное 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 Введение* 2 2 1.1 Введение в дисциплину ”Молекулярные основы онтогенеза“ 2 Фронтальный опрос 1.2 Методы исследования молекулярных механизмов индивидуального развития организма. 2 Письменная работа, реферат, Контрольная точка №1 2 Дифференциальная экспрессия генов как основа индивидуального развития организма* 4 2 2.1 Регуляция активности генов на уровне инициации транскрипции 2 Фронтальный опрос 2.2 Регуляция активности генов на посттранскрипционном и претрансляционном уровне 2 Фронтальный опрос 2.3 Дифференциальная экспрессия генов как основа онтогенеза 2 Письменная работа, реферат, Контрольная точка №2 3 Избирательные взаимодействия клеток * 2 2 3.1 Избирательные взаимодействия клеток 2 Фронтальный опрос 3.2 Клеточная сигнализация и межклеточные взаимодействия в онтогенезе 2 Письменная работа, реферат, Контрольная точка №3 4 Молекулярные основы гаметогенеза и оплодотворения* 4 2 4.1 Молекулярные основы гаметогенеза 2 Фронтальный опрос 4.2 Молекулярные основы оплодотворения и определения пола 2 Фронтальный опрос 4.3 Молекулярные механизмы гаметогенеза, оплодотворения и детерминации пола 2 Письменная работа, реферат, Контрольная точка №4 5 Ооплазматическая сегрегация как фактор, определяющий судьбу зародыша на ранних стадиях развития* 2 2 Молекулярные основы онтогенеза Полесский государственный университетСтраница 122 5.1 Ооплазматическая сегрегация как фактор, определяющий судьбу зародыша на ранних стадиях развития 2 Фронтальный опрос 5.2 Молекулярные механизмы ооплазматической сегрегации и дробления 2 Письменная работа, реферат, Контрольная точка №5 6 Молекулярные механизмы контроля раннего развития дрозофилы* 4 2 6.1 Пространственная организация эмбриона 2 Фронтальный опрос 6.2 Регуляция сегментации 2 Фронтальный опрос 6.3 Молекулярные механизмы пространственного организации развития дрозофилы 2 Письменная работа, реферат, Контрольная точка №6 7 Становление общего плана строения в раннем развитии позвоночных животных* 4 7.1 Гаструляция и эмбриональная индукция 2 Фронтальный опрос 7.2 Пространственная организация эмбриона позвоночных животных 2 Фронтальный опрос 8 Нейрогенез* 4 8.1 Молекулярно-биологические механизмы нейрогенеза 2 Фронтальный опрос 8.2 Молекулярно-биологические механизмы развития нервного гребня 2 Фронтальный опрос 9 Мезодерма и ее производные* 6 9.1 Молекулярно-биологические механизмы формирования и развития мезодермы у позвоночных 2 Фронтальный опрос 9.2 Молекулярно-биологические механизмы сомитогенеза у позвоночных 2 Фронтальный опрос 9.3 Миогенез, формирование почки и сердца в эмбриональный период развития 2 Фронтальный опрос 10 Органогенез* 2 10.1 Органогенез 2 Фронтальный опрос 11 Молекулярные основы апоптоза и старения* 4 11.1 Молекулярные основы апоптоза 2 Фронтальный опрос 11.2 Современные теории старения организма 2 Фронтальный опрос 12 Роль нейроэндокринной регуляции в онтогенезе* 2 12.1 Гормоны и гормоноподобные соединения в онтогензе 2 Фронтальный опрос Всего по дисциплине: 40 6 Экзамен *- проведение занятий может осуществляться в аудиториях, а также с применением платформ Moodle и MS Team Молекулярные основы онтогенеза Полесский государственный университетСтраница 123 |