Guía docente de Genética del Desarrollo (M58/56/1/29)

Conceptos básicos de Biología y Genética del Desarrollo. Análisis genético del desarrollo. Sistemas modelo: Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster, pez cebra y ratón. Control de la expresión génica. Control de la proliferación y la diferenciación celular. Migración celular y apoptosis en el desarrollo. Establecimiento de las líneas somática y germinal. Autonomía celular versus interacciones celulares. Genes de efecto materno. Embriogénesis y desarrollo larvario. Análisis clonal. Mapas de destino e información posicional. Diferenciación en el eje antero-posterior. Genes cigóticos, compartimentos y segmentación. Genes homeóticos: complejos homeóticos en distintos  modelos experimentales. Diferenciación en el eje dorso-ventral. Morfogénesis y organogénesis. Regulación hormonal del desarrollo. Aproximaciones genómicas en el análisis del desarrollo.

Licenciado en alguna de las Ciencias Biológicas (Biología, Farmacia, Medicina, Veterinaria, etc.)

El alumno sabrá/comprenderá:

• Los conceptos básicos del desarrollo.
• La necesidad de un programa genético del desarrollo y la regulación génica diferencial.
• Las técnicas de que disponemos para estudiar el patrón espacio-temporal de la expresión de genes particulares.
• Qué técnicas existen para el estudio masivo de expresión génica.
• Qué procedimientos permiten el estudio de la función de los genes de desarrollo.
• Cuales son los procesos celulares que tienen repercusión en el desarrollo.
• Cuales son las principales especies modelo en el estudio de la Genética del Desarrollo.
• Que genes controlan la segmentación en insectos.
• Que son y qué función tienen los genes homeóticos en insectos y mamíferos. Cuales son las principales rutas moleculares de señalización celular.
• Las bases genéticas del proceso de determinación del sexo en Drosophila y mamíferos.
• Las principales directrices en la evolución de los procesos de desarrollo.

El alumno será capaz de:

• Relacionar la expresión génica con sus consecuencias morfogenéticas.
• Decidir cuales son las técnicas más apropiadas en cada caso para determinar y/o cuantificar la expresión génica durante el desarrollo.
• Decidir cuales son las técnicas más apropiadas en cada caso para investigar la función de los genes del desarrollo.
• Extraer las conclusiones funcionales derivadas de la aplicación de estas técnicas.
• Determinar qué modelos animales o vegetales son los más adecuados para el estudio de cada proceso de desarrollo.
• Buscar y seleccionar las fuentes de información bibliográfica específicas de la Genética del Desarrollo.
• Realizar un proyecto básico de investigación en el campo de la Genética del desarrollo.

• Tema 1. Técnicas de estudio de la función de los genes del desarrollo. Transgenización de células y organismos completos. Organismos quiméricos, inactivación génica dirigida (organismos knock-out, RNAi y organismos knock-down), organismos knock-in.
• Tema 2. Procesos celulares básicos del desarrollo. Determinación y diferenciación. Proliferación celular y apoptosis. Migración celular. Autonomía celular. Información posicional. Comunicación celular.
• Tema 3. Rutas moleculares básicas de la Genética del Desarrollo. Factores endocrinos y paracrinos. Factores de crecimiento fibroblastico (FGF), familia de proteínas Hedgehog (HH), Familia de glucoproteínas WNT, Superfamilia de factores TGF.
• Tema 4. Modelos de desarrollo tardío: determinación del sexo. Sistemas de determinación sexual: genéticos (cromosómicos y no cromosómicos) y ambientales. Determinación del sexo en Drosophila. Determinación sexual en mamíferos: desarrollo y diferenciación gonadal; control genético de la determinación sexual (genes SRY, SF1, SOX9, RSPO1, WNT4).
• Tema 4. Modelos de desarrollo tardío: desarrollo del ojo en mamíferos. Fisiología del ojo. Fases del desarrollo del ojo. Composición celular del cristalino y la retina. Genes implicados en malformaciones del ojo. Genes reguladores del desarrollo del ojo: Pax6, FoxE3, Cristallins, Sox9. El ojo de los topos.
• Tema 6. Evolución de los procesos de desarrollo. El enfoque anatómico. Ontogenia y foligenia: el enfoque evolutivo. Las leyes de von Baer y la Teoría de la recapitulación. El desarrollo en el marco de la Teoría Sintética de la Evolución. Consolidación de la la Evo-Devo como disciplina biológica.

Seminarios

Cada alumno realizará un seminario que consistirá en:

• Diseño de un proyecto de investigación par abordar un problema científico que será planteado por el propio alumno, que deberá decidir qué experimentos realizaría, indicar cuales serían los resultados predecibles de los mismos y valorar su trascendencia científica.

Prácticas de Laboratorio

Se realizará una práctica de laboratorio, dividida en varias sesiones de una o dos horas, que consistirá en realizar un estudio del patrón de expresión espacio-temporal de un gen con importantes funciones en el desarrollo embrionario de ratón (Sox9). Para ello, los alumnos realizarán técnicas inmunohistoquímicas para detectar la presencia de la proteína SOX9 en cortes histológicos transversales de embriones de ratón durante un estadio relevante de su desarrollo (15,5 dias post coito). Se analizarán las diferencias observadas entre machos y hembras, ya que Sox9 es un gen determinante del desarrollo testicular.

• Gilbert SF (2006) Developmental Biology, 8ª Edición. Sinnauer Associates, Inc. Sunderland Massachusetts.
• Nagy A, Gertsenstein M, Vintersten K, Behringer R (2003) Manipulating the mouse embryo. A Laboratory Manual (Third Edition). Cold Spring Harbour Laboratory Press. New York.

• Lawrence, P.A.(1992) "The making of a fly". Ed. Blackwell.
• Greenspan, R.J. (1997). "Fly pushing". Ed. Cold Spring Harbor Laboratory Press. New York.
• Morata, G. (2001). "How Drosophila appendages develop". Nature Reviews 2, 89-97. Capdevila, J. e Izpisúa Belmonte, J. C.(2001). " Patterning Mechanisms controlling Vertebrate limb development". Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 17:87132.
• Martin, G. R. (1998)." The roles of FGFs in the early development of vertebrate limbs" Genes &Development 12:15711586.
• Sinclair AH, Berta P, Palmer MS, Hawkins JR, Griffiths BL, Smith MJ, Foster JW, Frischauf AM, Lovell-Badge R, Goodfellow PN. 1990. A gene from the human sex-determining region encodes a protein with homology to a conserved DNA-binding motif. Nature 346:240-244.

• http://www.sebd.ehu.es/
• http://www.anzscdbi.adelaide.edu.au/
• http://www.dundee.ac.uk/lifesciences/bsdb/
• http://www.bioclips.com/
• http://www.sebd.ehu.es/edbo.htm
• http://www.elso.org/
• http://www.ijm.jussieu.fr/sfbd/
• http://www.elsevier.nl/homepage/sah/isdb/
• http://members.aol.com/isdiff
• http://www.lasdb.org/
• http://www.spbd.org/
• http://www.bmc.uu.se/munpage/swedbo.html
• http://teratology.org/
• http://www.sdbonline.org/

Se propone un sistema de evaluación continua en el que se valorará:

• 50%. Adquisición de las competencias, aptitudes y conocimientos propios de cada materia, mediante un examen teórico/práctico.
• Realización de un seminario consistente en la elaboración y presentación de un proyecto de investigación sobre un tema de la asignatura. Se valorará el proceso de preparación del mismo, su contenido, incluyendo la temática y complejidad del tema elegido y la propuesta científica elaborada (20%), la claridad y brillantez de la presentación realizada para exponer el proyecto (20%) y la defensa realizada en la sesión de preguntas por parte del profesor (10%)

Un único examen con preguntas sobre los contenidos teóricos (50%) y prácticos (50%).

Un único examen con preguntas sobre los contenidos teóricos (50%) y prácticos (50%).

METODOLOGÍA DOCENTE
Se propone una metodología docente de enseñanza-aprendizaje basada en las siguientes actividades formativas para el desarrollo de esta materia:

• Clases teóricas
• Clases prácticas: prácticas de laboratorio
• Tutorías individuales
• Estudio y trabajo independiente del alumno