11. AZ EGYEDFEJL DÃS GENE- TIKAI SZABÃLYOZÃSA.

More documents

Recommendations

Info

Az egyedfejl dés genetikai szabályozása 80 indukció további ismert példája a szemlencse kialakulása (11. 4. ábra). 11.2. ábra. Vannak olyan sejtcsoportok, amelyek az átültetést követ en az új pozíciójuknak megfelel programot követik. Donor embrió Fels ajak Transzplantált szövet Agy Szem Transzplantáció Izom Gerincoszlop Fels ajak Az idegrendszer kezdeménye Gazda embrió Anyai hatás és az egyedfejl dés szabályozása Az anyai hatás, amint azt az 5. fejezet bemutatta, azt jelenti, hogy a petesejtek citoplazmája olyan tényez ket tartalmaz (els sorban mRNS és fehérje molekulákat), amelyek az oogenezis folyamán képz dnek, és mindenek el tt az embriógenezis kezdeti szakaszát irányítják. Az anyai hatás tényez inek szintézisét az anya génjei szabályozzák, és dönt szerepük van az embrió sejtek fejl dési programjának meghatározásában. Az anyai hatás fontosságát mutatja az a tény is, hogy sok állatfaj esetében az embrió génjei az embriógenezis kezdetén nem is expresszálódnak. Pl. a sejtmagjától (lényegében a sejtmagi génekt l) megfosztott béka zigótákból képz d , néhány száz sejtb l álló lény egy ebihalra emlékeztet. (Az ember embriójának néhány génje már a kétsejtes állapotban expresszálódik, ami természetesen nem jelenti azt, hogy az ember esetében az anyai hatás csupán a kétsejtes állapotig tart.) A muslica (Drosophila melanogaster) embriók génjei csupán a blasztoderma (hólyagcsíra) stádiumban kezdenek expresszálódni, az egyedfejl désnek abban a stádiumában, amelyben az embrió teste már kb. 5000 sejtb l áll, a sejtek fejl dési programja pedig már többé-kevésbé meghatározott. Nyilvánvaló, hogy a sejtek fejl dési programját anyai eredet tényez k határozzák meg. Mik azok a tényez k Mikor és hogyan kerülnek a petesejt citoplazmájába Hogyan határozzák meg az embrió sejtek fejl dési programját Ha egy Drosophila blasztoderma néhány sejtjét ultraibolya fénnyel elpusztítják, a kifejl d lárvák testének megfelel része hiányzik. Az elpusztított sejtek és a hiányzó lárva struktúrák alapján lehet megszerkeszteni az ún. blasztoderma sorstérképet: egy olyan térképet, amely megmutatja, hogy mely blasztoderma sejtb l a lárva vagy az imágó testének mely része fog kifejl dni (11.5. ábra). 11.3. ábra. Egy g te embrió fels ajka ektopikus helyre ültetve megtartja eredeti képességét, és egy olyan extra vel cs képz dését indukálja, amely a szomszédos sejtekb l fejl dik. Extra idegrendszerkezdemény Szemkezdemény Szaruhártya Szemlencse 11.4. ábra. A szemlencse képz dése az embrionális indukció jellegzetes példája. 11.5. ábra. A Drosophila blasztoderma sorstérkép. Érdemes megfigyelni, hogy a sorstérképen a fej és a tor szelvények olyan sejtekb l fejl dnek, amelyek távol esnek a blasztoderma elüls végét l.
Az egyedfejl dés genetikai szabályozása 81 Ha egy Drosophila pete elüls részébe beleszúrunk, és egy kevés citoplazmát kiengedünk a pete legelüls részéb l, a meglékelt petében olyan embrió fejl dik, amelynek hiányzik a feje és a tora (11.6. ábra, és lásd az 5.4. ábrát is). A lékeléses kísérlet eredménye azt jelzi, hogy (i) a pete elüls részében olyan anyai eredet tényez van, amely meghatározza a fej és a tor fejl dését, valamint azt is, hogy (ii) a tényez hatása messze terjed. (Lásd az 5. fejezet anyagát.) Ha valóban van a muslica peték elüls részében a fejséget meghatározó anyag, akkor azt az anya valamely génje szintetizálja és helyezi a petébe. Vagyis az anya génjei között kell olyannak lenni, amely a fejséget meghatározó anyag szintézisét kódolja. A fejség gén funkcióját pedig mutációval meg lehet szüntetni. A mutációra homozigóta n stényekt l várhatóan olyan küllemre ép peték származnak, amelyekb l azonban hiányzik a fejséget meghatározó tényez . A petékben fejl d embrióinak nem képz dik fej k, és a petén belül elpusztulnak. A mutáns n stények tehát sterilek lesznek. A gondolatmenet megfordítható: azokat a géneket, amelyek az anyai hatás anyagait kódolják, a n stények sterilitását okozó ún. n stény-steril (fs) mutációkkal lehet azonosítani. A fejséget kódoló gént olyan fs mutációkkal, amelyek bár megengedik peték képz dését, ám a petékben a fej hiánya miatt elpusztulnak az embriók. Nos, a Drosophilának három olyan génje van, amelynek mutációi megfelelnek a fenti elvárásnak: a bicoid (bcd), az exuperantia és a swallow. Közülük annak az ép bicoid génnek a szerepe kulcsfontosságú, amelyet a bcd mutációk azonosítanak. 11.6. ábra. Egy vadtípusú Drosophila embrió kutikulája, felül a fej a jellegzetes struktúrákkal (a). (b) Fejnélküli embriók fejl dnek (i) a pete elején meglékelt vadtípusú, (ii) a bcd/bcd mutáns n stények petéiben. (iii) Nem képz dik fejük a hb/hb zigotikus letális mutációra homozigóta Drosophila embrióknak sem. A bcd gén klónozása után derült ki, hogy a bicoid mRNS az ép peték citoplazmájának elüls részében lokalizált. (Lásd az 5.6. ábrát.) Ott, ahonnan a petékb l a szúrást követ en kifolyt egy csepp citoplazma. A bicoid mRNS alapján röviddel a blasztoderma stádium el tt képz dnek Bicoid fehérje molekulák. Akkor, amikor eld l a blasztoderma sejtek sorsa. A Bicoid fehérje koncentrációja magas a pete elüls részében, fokozatosan csökken - egy gradiens mentén - a pete közepe felé. (Lásd az 5.7. ábrát.) A pete hátsó harmadában nincs Bicoid fehérje. A Bicoid fehérje a sejtmagvakban van, jelezve, hogy ott tölt be szerepet. A Bicoid fehérje egy olyan transzkripciós faktor, amely szabályozza a zigóta génjeinek expresszióját. A Bicoid fehérje az ún. morfogének egyike, olyan molekulaféleség, amely közvetlenül meghatározza a sejtek fejl dési programját. A zigóta génjei Ha a Bicoid fehérje valóban szabályozza a zigóta valamely génjének expresszióját, akkor szabályozott gén funkcióját mutációval meg lehet szüntetni. A Bicoid-szabályozott gén funkciójának hiányában arra lehet számítani, hogy a mutáns embriónak nem képz dik feje, és elpusztul. A fejnélküliség fenotípusa azonban nem az anya, hanem az embrió genotípusától függ. A Drosophila génjei között mindössze egy olyan van, az ún. hunchback (hb) gén, amelynek mutációi megfelelnek a fenti elvárásnak: a hb/hb mutáns embrióknak nem képz dik fejük és elpusztulnak (11.6. ábra). A hb mutáció az ún. zigotikus letális mutációk jellegzetes példája: a zigóta valamely génfunkciójának hiánya a zigóta pusztulásához vezet. A hb gén azokban a sejtekben fejez dik ki, amelyekb l a fej és a tor fejl dik (11.5. ábra). A bcd/bcd mutáns n stények embrióiban nem expresszálódik a hb gén, jelezve, hogy a Bicoid fehérje valóban bekapcsolja a hb gént, annak pozitív regulátora. A Krüppel gén, amelynek funkciója a fej és a tor mögötti szelvények képz déséhez szükséges, a bcd/bcd mutáns n stények embrióiban az elüls sejtekben is expresszálódik, jelezve, hogy a Bicoid fehérje a vadtípusú embriókban megakadályozza a Krüppel gén expresszióját, annak negatív regulátora (11.7. ábra). Azért, mert a hunchback és a Krüppel gének funkciójának hiányában az embrió testének nagy szakaszai hiányoznak, a hunchback és a Krüppel géneket, és még néhány továbbit, gap géneknek nevezik (11.8. ábra; 11.1 táblázat). A gap gének termékei is transzkripciós faktorok. A gap gének termékei az ún. pair-rule gének expresszióját szabályozzák (11.1. táblázat). A pair-rule gének testszelvény párok kialakulását szabályozzák. Bármely pair-rule gén funkciójának hiányában testszelvény párok hiányoznak. A pair-rule gének termékei olyan transzkripciós faktorok, amelyek az ún. szelvény polaritás gének expresszióját szabályozzák (11.1. táblázat). A szelvény polaritás gének a szelvényeket elüls és hátulsó részekre osztják. A szegment polaritás gének szabályozzák az ún. homeotikus gének expresszióját. A homeotikus gének termékei a testszelvények azonosságát határozzák meg. Lényegében tehát az embrió sejtek fejl dési programja fokozatosan specifikálódik, egymásra épül génaktivitás lépések eredményeként (11.8. ábra, 11.1. táblázat).
Page 1: Az egyedfejl dés genetikai szabál
Page 5 and 6: Az egyedfejl dés genetikai szabál

11. AZ EGYEDFEJL DÃS GENE- TIKAI SZABÃLYOZÃSA.

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?

11. AZ EGYEDFEJL DÃS GENE- TIKAI SZABÃLYOZÃSA.