МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МОРФОГЕНЕЗА

Дифференциальная активность генов и избирательные взаимодействия клеток являются основными концептуальными понятиями, объясняющими механизмы индивидуального развития. В основе дифференциальной активности генов лежат обратимые (эпигеномные) изменения отдельных участков хроматина с сохранением непрерывной структуры генома (конденсация, деконденсация хроматина, метилирование ДНК), а также необратимые изменения участков хроматина, которые могут быть связаны с частичной перестройкой генома. Экспрессия генов регулируется на разных уровнях: транскрипции, посттранскрипционном, трансляции мРНК, посттрансляционном созревании белков.

Дифференцировка клеток и морфогенез осуществляются в ходе избирательного взаимодействия клеток, которое реализуется с участием диффузных молекулярных сигналов. В подобных рецептор-опосредованных взаимодействиях клеток участвуют паракринные (вырабатываемые в непосредственной близости) факторы, факторы роста, многочисленные низкомолекулярные агенты. При избирательном взаимодействии клеток передача сигналов осуществляется не только при помощи паракринных сигналов, но и путём поверхностных белок–белковых взаимодействий, ферментативных реакций постсинтетической модификации белков (фосфорилирования, специфического расщепления и др.).

Список биологически активных макромолекул, участвующих в реализации генетической программы молекулярной спецификации клеток, достаточно велик. Подобные молекулярные сигналы сгруппированы в семейства (табл. 3-1). Рассмотрим некоторые из них, участвующие в ключевых морфогенетических процессах.

Надсемейство трансформирующего фактора роста ;

Трансформирующий фактор роста  (TGF)— белковый фактор роста, действующий на клетки-мишени через рецепторы, встроенные в плазмолемму. TGF служит сигналом, контролирующим пролиферацию и дифференцировку клеток многих типов. Надсемейство TGF включает большое количество различных белков, которые взаимодействуют с другими факторами роста и стимулируют или угнетают их активность. К надсемействуTGF относятся морфогенетические белки кости (BMP), которые впервые были описаны как индукторы формирования кости и хряща. BMP участвуют в дорсо-вентральной организации мезодермы. BMP4 индуцирует образование вентральной мезодермы, включая кровь.