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
Biomolecular Crystallography: Principles, Practice, and Application to Structural Biology Synthesizing over thirty years of advances into a comprehensive textbook, Biomolecular Crystallography describes the fundamentals, practices, and ...
Principles of Biomedical Informatics Biomedical informatics (BMI) is an extraordinarily broad discipline. In scale, it spans across genes, cells, tissues, organ systems, individual ...
Откровенная наука. Беседы с корифеями биохимии и медицинской химии Книга И. Харгиттаи состоит из 36 бесед с выдающимися учёными XX века, работавшими в ...