Биохимические механизмы, регулирующие сложный процесс морфогенеза в период эмбрионального развития, рассматриваются на примере плодовой мушки. Эмбриональное развитие регулируется иерархической системой из трёх классов генов: генов полярности яйца с материнским эффектом, генов сегментации и гомеозисных генов. Координированная экспрессия этих генов задаёт согласованную во времени и пространстве программу, которая определяет назначение каждой клетки, её положение и время активации.
Гены с материнским эффектом активны в организме самки. Продукты этих генов депонируются в яйце и определяют пространственные оси эмбриона, продольную (задне/переднюю) и дорсально/вентральную оси. В качестве примера на схеме приведена мРНК (mRNA), кодируемая геном bicoid. Эта мРНК локализована на переднем полюсе яйца и с началом эмбриогенеза транслирует белок, который диффундирует от места синтеза, формируя градиент. Продукты других генов с материнским эффектом также распределяются специфическим образом. Обычно это ДНК-связывающие белки, которые в качестве факторов транскрипции стимулируют или блокируют экспрессию других генов.
Гены сегментации принимают участие в реализации пространственной информации, закодированной в генах с материнским эффектом. Продукты этих генов контролируют образование сегментов, из которых состоит насекомое. Они подразделяются на несколько групп (gap genes, pair-rules genes, segment polarity genes), образуя согласованную систему, которая делит эмбрион на более мелкие сегменты. На схеме показано распределение белков, которые кодируются геном even skipped (из группы pair-rules genes).
Гомеозисные гены находятся под контролем генов сегментации. Эти две группы генов функционируют в различных сегментах. Продукты таких генов определяют порядок активации генов в каждой клетке и тем самым стимулируют превращение клеток в те или иные сегменты, например сегмент головы, груди или абдоминальный сегмент.
Гены с материнским эффектом активны в организме самки. Продукты этих генов депонируются в яйце и определяют пространственные оси эмбриона, продольную (задне/переднюю) и дорсально/вентральную оси. В качестве примера на схеме приведена мРНК (mRNA), кодируемая геном bicoid. Эта мРНК локализована на переднем полюсе яйца и с началом эмбриогенеза транслирует белок, который диффундирует от места синтеза, формируя градиент. Продукты других генов с материнским эффектом также распределяются специфическим образом. Обычно это ДНК-связывающие белки, которые в качестве факторов транскрипции стимулируют или блокируют экспрессию других генов.
Гены сегментации принимают участие в реализации пространственной информации, закодированной в генах с материнским эффектом. Продукты этих генов контролируют образование сегментов, из которых состоит насекомое. Они подразделяются на несколько групп (gap genes, pair-rules genes, segment polarity genes), образуя согласованную систему, которая делит эмбрион на более мелкие сегменты. На схеме показано распределение белков, которые кодируются геном even skipped (из группы pair-rules genes).
Гомеозисные гены находятся под контролем генов сегментации. Эти две группы генов функционируют в различных сегментах. Продукты таких генов определяют порядок активации генов в каждой клетке и тем самым стимулируют превращение клеток в те или иные сегменты, например сегмент головы, груди или абдоминальный сегмент.
Статьи раздела «Морфогенез»:
- Морфогенез
- А. Развитие плодовой мушки
- Б. Роль генов — регуляторов развития
Структура:
Списки:
Сложность материала:
Величины и единицы:
Книги Список книг
История биологической химии. Истоки науки Книга посвящена первым шагам взаимодействия химии с биологией и медициной. В ней ...
Введение в биофизическую химию Книга представляет собой руководство по биофизической химии, в котором кратко и ...
Методы в молекулярной биофизике. Структура. Функция. Динамика. В 2 томах. Том 2 Учебное пособие посвящено современному описанию физико-химических подходов, ...
