Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Экспрессия некоторых генов гэпа в полосах раннего эмбриона дрозофилы

Ген разрыв представляет собой тип гена , участвующего в развитии из сегментированных эмбрионов некоторых членистоногих . Гены разрыва определяются эффектом мутации в этом гене, которая вызывает потерю смежных сегментов тела, напоминающую разрыв в нормальном плане тела. Следовательно, каждый ген разрыва необходим для развития части организма.

Гибридизация in situ против мРНК некоторых генов гэпа в раннем эмбрионе дрозофилы

Гены гэпа были впервые описаны Кристиан Нюсслейн-Фольхард и Эриком Вишаусом в 1980 году. [1] Они использовали генетический скрининг для идентификации генов, необходимых для эмбрионального развития у плодовой мушки Drosophila melanogaster . Они обнаружили три гена - knirps, Krüppel и hunchback, в которых мутации вызывали делецию определенных участков сегментов. Более поздняя работа определила больше генов разрывов в ранних эмбрионах дрозофилы - гигантских , хекебейновых и бесхвостых . [2] [3]Для развития головы дрозофилы необходимы дополнительные гены разрыва, включая ортодентикулы и шляпки .

После того, как гены разрыва были идентифицированы на молекулярном уровне , было обнаружено , что каждый ген разрыва выражается в группе в целом ранний эмбрион коррелирует с областью , которая отсутствует в мутанте. [4] [5] У дрозофилы гены гэпа кодируют факторы транскрипции , и они напрямую контролируют экспрессию другого набора генов, участвующих в сегментации, генов парных правил . [6] [7] Сами гены gap экспрессируются под контролем генов материнского эффекта, таких как bicoid и nanos , и регулируют друг друга для достижения своих точных паттернов экспрессии.

Активация гена [ править ]

Выражение бесхвостого активируется белком туловища в полюсах эмбриона. Бесхвостый также сложным образом регулируется бикоидом гена материнского эффекта.

И горбун, транскрибируемый эмбрионом, и горбун, транскрибируемый по материнской линии, активируются бикоидным белком в передней части и ингибируются в задней части протеином nanos. Эмбрионально транскрибируемый белок горбуна способен проявлять те же эффекты на Krüppel и Knirps, что и транскрибируемый материнским организмом горбун.

Ген Крюппеля активируется, когда градиент бикоидного белка резко снижается в центральной части эмбриона. Krüppel регулируется пятью регуляторными белками: бикоидом, горбатым, бесхвостым, книппсом и гигантом. Krüppel сдерживается высоким уровнем горбатости, высоким уровнем гиганта и бесхвостым, что устанавливает переднюю границу выражения Krüppel. Krüppel также подавляется knirps и активируется низким уровнем bicoid и низким уровнем hunchback, что устанавливает заднюю границу экспрессии Krüppel.

Ген knirps, по-видимому, активируется спонтанно. Его подавляет горбун. Таким образом, репрессия горбуна определяет переднюю границу гена knirps. Из-за более эффективного ингибирования гена knirps горбуном, knirps экспрессируется в эмбрионе более постериально по сравнению с Krüppel. Белок бесхвостого подавляет экспрессию гена knirps в задней части эмбриона, позволяя белку knirps экспрессироваться только в центральной части эмбриона (но более задней по сравнению с Krüppel). Это связано со способностью как горбатых, так и бесхвостых связываться с энхансерными областями книрпсов.

Механизм действия [ править ]

Гены пробела кодируют факторы транскрипции, которые регулируют экспрессию генов парных правил и гомеотических генов [8] , конкурируя за связывание с их энхансерными областями. Было продемонстрировано, что экспрессия гена пробела в бластодерме дрозофилы проявляет свойство, называемое канализацией, свойство развивающихся организмов продуцировать устойчивый фенотип, несмотря на вариации в генотипе или окружающей среде. Недавно было высказано предположение, что канализация является проявлением перекрестной регуляции экспрессии генов gap и может быть понята как возникающая из-за действий аттракторов в динамической системе генов gap. [9]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Nüsslein-Фольхард C, Wieschaus E (октябрь 1980). «Мутации, влияющие на количество сегментов и полярность у дрозофилы ». Природа . 287 (5785): 795–801. Bibcode : 1980Natur.287..795N . DOI : 10.1038 / 287795a0 . PMID  6776413 .
  2. ^ Печек JP, Perrimon N , Mahowald AP (январь 1987). «Регионоспецифические дефекты в l (1) гигантских эмбрионах Drosophila melanogaster ». Биология развития . 119 (1): 175–89. DOI : 10.1016 / 0012-1606 (87) 90219-3 . PMID 3098602 . 
  3. ^ Вейгель D, G Юргенса, Klingler М, Н Jäckle (апрель 1990 г.). «Два гена разрыва опосредуют информацию о материнском терминальном паттерне у Drosophila ». Наука . 248 (4954): 495–8. Bibcode : 1990Sci ... 248..495W . DOI : 10.1126 / science.2158673 . PMID 2158673 . 
  4. ^ Knipple DC, Зайферт E, Розенберг UB, Прейс A, Jäckle H (1985). «Пространственные и временные паттерны экспрессии гена Krüppel в ранних эмбрионах дрозофилы ». Природа . 317 (6032): 40–4. Bibcode : 1985Natur.317 ... 40K . DOI : 10.1038 / 317040a0 . PMID 2412131 . 
  5. ^ Бендер М, Horikami S, D Крибс, Кауфман ТК (1988). «Идентификация и экспрессия горбатого гена сегментации разрыва в Drosophila melanogaster ». Генетика развития . 9 (6): 715–32. DOI : 10.1002 / dvg.1020090604 . PMID 2849517 . 
  6. Перейти ↑ Gilbert, SF (2000). «Истоки передне-задней полярности» . Биология развития (6-е изд.). Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates . Проверено 23 октября 2015 года .
  7. ^ «Гены сегментации в развитии дрозофилы : правила пар, полярность сегментов и гены разрыва» . Study.com . Проверено 23 октября 2015 года .
  8. ^ Ingham, PW; Д. Иш-Горович и К. Р. Ховард (1986). «Корреляционные изменения в экспрессии гомеотических и сегментирующих генов в мутантных эмбрионах Krüppel Drosophila » . Журнал EMBO . 5 (7): 1659–1665. DOI : 10.1002 / j.1460-2075.1986.tb04409.x . PMC 1166992 . PMID 16453692 .  
  9. ^ В.В., Гурский; Л. Панок; Е.М. Мясникова; Ману, М.Г. Самсонова; Дж. Райниц и А.М. Самсонов (июль 2011 г.). «Механизмы канализации экспрессии гена гэпа в бластодерме дрозофилы » . BMC Системная биология . 5 (118): 118. DOI : 10,1186 / 1752-0509-5-118 . PMC 3398401 . PMID 21794172 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Интерактивная муха: http://www.sdbonline.org/fly/aignfam/gapnprl.htm