Студопедия — Генетический контроль сегментации. Гены и процесс сегментации организма.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Генетический контроль сегментации. Гены и процесс сегментации организма.






http://medicalplanet.su/genetica/123.html

Процесс сегментации организма, включающий в себя разделение на головной, грудной, брюшной, а также производные от них отделы, является универсальным в животном мире. Избрав в качестве модельного объекта развития D. melanogaster, рассмотрим сначала присущие именно ей детали, представленные на рисунке.

Первый этап становления пространственной организации регулируется генами с материнским эффектом, продукты активности которых в ходе оогенеза образуют фадиенты с морфогенетически активными белками. Вслед за этим происходит оплодотворение и дробление зародыша. После образования бластодермы и включения зиготических генов начинается последовательное формирование сегментарного плана строения тела дрозофилы, личинки и взрослые особи (имаго) которой состоят из передних головных, трех фудных и восьми брюшных сегментов.

В результате взаимодействия перекрывающихся фадиентов морфогенетически активных белков, являющихся продуктами генов bicoid и nanos, активируются гены фуппы gap (от англ. gap — брешь, дыра), разделяющие зародыш на широкие домены.

К настоящему времени описано 6 генов из группы gap, к числу главных следует отнести гены hunchback, Kruppel и knirps. Каждый из них экс премируется в определенных сегментах эмбриона. Экспрессия гена hunchback происходит в двух областях: в задней четверти яйца, а также в пространстве от переднего полюса почти до середины яйца. Ген Kruppel экспрессируется в широкой зоне, составляющей середину эмбриона, Продукт гена knirps выявляется как спереди, так и сзади от этой зоны. Тот факт, что экспрессия названных трех генов регулируется продуктами генов bicoid и nanos, был установлен в результате изучения мутантов, не способных к их синтезу.

Показано, что белок гена bicoid, действуя как позитивный регулятор экспрессии гена hunchback, способствует накоплению продукта последнего у головного конца эмбриона, а белок гена nanos, вероятно, ингибирует активность продукта гена hunchback. Кроме того, блокируя экспрессию гена Kruppel в передней и задней областях эмбриона, белковые продукты генов bicoid и nanos способствуют накоплению мРНК гена Kruppel в центральной части эмбриона. Поначалу размытые границы транскрипционных областей генов группы gap с течением времени сужаются, так как белок гена Kruppel ингибирует транскрипцию гена hunchback, а продукты генов hunchback и knirps — транскрипцию гена Kruppel.

Таким образом, области стабильной экспрессии gap-генов сначала дифференциально регулируются материнскими детерминантами, а затем взаимной репрессией последних и собственно генов группы gap.

Продукты активации генов gap запускают функционирование группы pair-rule, состоящей из восьми генов и обусловливающей подразделение зародыша на более мелкие домены, состоящие из двух так называемых парасегментов. Причем, в одном из парасегментов гены из группы pair-rule активны, а вдругом — нет. Из группы pair-rule у дрозофилы в первую очередь экспрессируются гены rиnt и hairy, во вторую -fushi tarazu (редуктор числа сегментов) и even-skipped (редуктор четных сегментов).

Периодическая смена уровней экспрессии генов группы pair-rule приводит к локальной экспрессии генов самой многочисленной группы - сегментарной полярности. Под действием их продуктов зародыш становится разделенным по всей продольной оси на окончательные сегменты. Для нас наибольший интерес из этой группы представляет ген hedgehog, для которого у позвоночных, в частности, у человека есть четко установленный гомолог.

Такова иерархическая последовательность функционирования трех основных групп сегрегационных (т.е. ответственных за количество сформированных сегментов) генов.

Как уже указывалось, мутации генов с материнским эффектом фенотипически проявляются у дрозофилы в виде нехватки или удвоения головных, хвостовых, дорсальных или вентральных структур. Следствием мутаций других трех групп генов будут соответственно: 1) нарушение числа и полярности сегментов; 2) нарушение формирования половины сегментов: либо четных, либо нечетных; 3) утрата части каждого сегмента с одновременным удвоением такой же части с противоположной стороны.

В настоящее время установлено, что у млекопитающих есть, по крайней мере, три гомолога морфогена hedgehog из группы генов сегментарной полярности: Sonic (SHH), Desert (ОНИ) и Indian hegdehog(lHH). Они отвечают за контроль лево-правой асимметрии, детерминацию полярности в клетках центральной нервной системы, сомитов и конечностей, а также за формирование скелета.

SHH играет важнейшую роль в развитии вентральной нервной трубки человеческого зародыша. Его «выключение» вследствие мутации, нарушающей полное разделение развивающегося мозга на два отдельных полушария и желудочки, приводит к серьезным, часто летальным последствиям, именующимся в клинике как голопрозэнцефалия (конечный мозг не разделен и представлен полусферой, обонятельные луковицы и тракты отсутствуют, гиппокамп резко гипоплазирован, цитоархитектоника коры неразделенного мозга нарушена).

ОНИ, по-видимому, контролирует вступление половых клеток в клеточное деление, его экспрессия отмечается в сертолиевых клетках яичек после активации гена SRY. У мышей-носителей мутации этого гена, наблюдалось снижение количества половых клеток и блок сперматогенеза, в результате чего развивалось бесплодие.

 







Дата добавления: 2015-10-15; просмотров: 681. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

Тема 5. Анализ количественного и качественного состава персонала Персонал является одним из важнейших факторов в организации. Его состояние и эффективное использование прямо влияет на конечные результаты хозяйственной деятельности организации.

Билет №7 (1 вопрос) Язык как средство общения и форма существования национальной культуры. Русский литературный язык как нормированная и обработанная форма общенародного языка Важнейшая функция языка - коммуникативная функция, т.е. функция общения Язык представлен в двух своих разновидностях...

Патристика и схоластика как этап в средневековой философии Основной задачей теологии является толкование Священного писания, доказательство существования Бога и формулировка догматов Церкви...

Сравнительно-исторический метод в языкознании сравнительно-исторический метод в языкознании является одним из основных и представляет собой совокупность приёмов...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Конституционно-правовые нормы, их особенности и виды Характеристика отрасли права немыслима без уяснения особенностей составляющих ее норм...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия