11. AZ EGYEDFEJL DÃS GENE- TIKAI SZABÃLYOZÃSA.
11. AZ EGYEDFEJL DÃS GENE- TIKAI SZABÃLYOZÃSA.
11. AZ EGYEDFEJL DÃS GENE- TIKAI SZABÃLYOZÃSA.
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Az egyedfejl dés genetikai szabályozása 81<br />
Ha egy Drosophila pete elüls részébe beleszúrunk, és<br />
egy kevés citoplazmát kiengedünk a pete legelüls<br />
részéb l, a meglékelt petében olyan embrió fejl dik,<br />
amelynek hiányzik a feje és a tora (<strong>11.</strong>6. ábra, és lásd az<br />
5.4. ábrát is). A lékeléses kísérlet eredménye azt jelzi,<br />
hogy (i) a pete elüls részében olyan anyai eredet tényez<br />
van, amely meghatározza a fej és a tor fejl dését, valamint<br />
azt is, hogy (ii) a tényez hatása messze terjed. (Lásd az 5.<br />
fejezet anyagát.)<br />
Ha valóban van a muslica peték elüls részében a<br />
fejséget meghatározó anyag, akkor azt az anya valamely<br />
génje szintetizálja és helyezi a petébe. Vagyis az anya<br />
génjei között kell olyannak lenni, amely a fejséget<br />
meghatározó anyag szintézisét kódolja. A fejség gén<br />
funkcióját pedig mutációval meg lehet szüntetni. A<br />
mutációra homozigóta n stényekt l várhatóan olyan<br />
küllemre ép peték származnak, amelyekb l azonban<br />
hiányzik a fejséget meghatározó tényez . A petékben<br />
fejl d embrióinak nem képz dik fej k, és a petén belül<br />
elpusztulnak. A mutáns n stények tehát sterilek lesznek. A<br />
gondolatmenet megfordítható: azokat a géneket, amelyek<br />
az anyai hatás anyagait kódolják, a n stények sterilitását<br />
okozó ún. n stény-steril (fs) mutációkkal lehet azonosítani.<br />
A fejséget kódoló gént olyan fs mutációkkal, amelyek<br />
bár megengedik peték képz dését, ám a petékben a fej<br />
hiánya miatt elpusztulnak az embriók. Nos, a<br />
Drosophilának három olyan génje van, amelynek mutációi<br />
megfelelnek a fenti elvárásnak: a bicoid (bcd), az<br />
exuperantia és a swallow. Közülük annak az ép bicoid<br />
génnek a szerepe kulcsfontosságú, amelyet a bcd mutációk<br />
azonosítanak.<br />
<strong>11.</strong>6. ábra. Egy vadtípusú Drosophila embrió kutikulája,<br />
felül a fej a jellegzetes struktúrákkal (a). (b) Fejnélküli<br />
embriók fejl dnek (i) a pete elején meglékelt vadtípusú,<br />
(ii) a bcd/bcd mutáns n stények petéiben. (iii) Nem<br />
képz dik fejük a hb/hb zigotikus letális mutációra<br />
homozigóta Drosophila embrióknak sem.<br />
A bcd gén klónozása után derült ki, hogy a bicoid mRNS<br />
az ép peték citoplazmájának elüls részében lokalizált.<br />
(Lásd az 5.6. ábrát.) Ott, ahonnan a petékb l a szúrást<br />
követ en kifolyt egy csepp citoplazma. A bicoid mRNS<br />
alapján röviddel a blasztoderma stádium el tt képz dnek<br />
Bicoid fehérje molekulák. Akkor, amikor eld l a<br />
blasztoderma sejtek sorsa. A Bicoid fehérje koncentrációja<br />
magas a pete elüls részében, fokozatosan csökken - egy<br />
gradiens mentén - a pete közepe felé. (Lásd az 5.7. ábrát.)<br />
A pete hátsó harmadában nincs Bicoid fehérje. A Bicoid<br />
fehérje a sejtmagvakban van, jelezve, hogy ott tölt be<br />
szerepet. A Bicoid fehérje egy olyan transzkripciós faktor,<br />
amely szabályozza a zigóta génjeinek expresszióját. A<br />
Bicoid fehérje az ún. morfogének egyike, olyan molekulaféleség,<br />
amely közvetlenül meghatározza a sejtek fejl dési<br />
programját.<br />
A zigóta génjei<br />
Ha a Bicoid fehérje valóban szabályozza a zigóta valamely<br />
génjének expresszióját, akkor szabályozott gén funkcióját<br />
mutációval meg lehet szüntetni. A Bicoid-szabályozott gén<br />
funkciójának hiányában arra lehet számítani, hogy a<br />
mutáns embriónak nem képz dik feje, és elpusztul. A<br />
fejnélküliség fenotípusa azonban nem az anya, hanem az<br />
embrió genotípusától függ. A Drosophila génjei között<br />
mindössze egy olyan van, az ún. hunchback (hb) gén,<br />
amelynek mutációi megfelelnek a fenti elvárásnak: a hb/hb<br />
mutáns embrióknak nem képz dik fejük és elpusztulnak<br />
(<strong>11.</strong>6. ábra). A hb mutáció az ún. zigotikus letális mutációk<br />
jellegzetes példája: a zigóta valamely génfunkciójának<br />
hiánya a zigóta pusztulásához vezet.<br />
A hb gén azokban a sejtekben fejez dik ki, amelyekb l a<br />
fej és a tor fejl dik (<strong>11.</strong>5. ábra). A bcd/bcd mutáns<br />
n stények embrióiban nem expresszálódik a hb gén,<br />
jelezve, hogy a Bicoid fehérje valóban bekapcsolja a hb<br />
gént, annak pozitív regulátora. A Krüppel gén, amelynek<br />
funkciója a fej és a tor mögötti szelvények képz déséhez<br />
szükséges, a bcd/bcd mutáns n stények embrióiban az<br />
elüls sejtekben is expresszálódik, jelezve, hogy a Bicoid<br />
fehérje a vadtípusú embriókban megakadályozza a<br />
Krüppel gén expresszióját, annak negatív regulátora (<strong>11.</strong>7.<br />
ábra).<br />
Azért, mert a hunchback és a Krüppel gének<br />
funkciójának hiányában az embrió testének nagy szakaszai<br />
hiányoznak, a hunchback és a Krüppel géneket, és még<br />
néhány továbbit, gap géneknek nevezik (<strong>11.</strong>8. ábra;<br />
<strong>11.</strong>1 táblázat). A gap gének termékei is transzkripciós<br />
faktorok. A gap gének termékei az ún. pair-rule gének<br />
expresszióját szabályozzák (<strong>11.</strong>1. táblázat). A pair-rule<br />
gének testszelvény párok kialakulását szabályozzák.<br />
Bármely pair-rule gén funkciójának hiányában testszelvény<br />
párok hiányoznak. A pair-rule gének termékei olyan<br />
transzkripciós faktorok, amelyek az ún. szelvény polaritás<br />
gének expresszióját szabályozzák (<strong>11.</strong>1. táblázat). A<br />
szelvény polaritás gének a szelvényeket elüls és hátulsó<br />
részekre osztják. A szegment polaritás gének szabályozzák<br />
az ún. homeotikus gének expresszióját. A homeotikus<br />
gének termékei a testszelvények azonosságát határozzák<br />
meg. Lényegében tehát az embrió sejtek fejl dési<br />
programja fokozatosan specifikálódik, egymásra épül<br />
génaktivitás lépések eredményeként (<strong>11.</strong>8. ábra, <strong>11.</strong>1.<br />
táblázat).
Change language