Genų diferenciacijos ir vystymosi branduolinė ir molekulinė bazė

Branduolinės ir molekulinės diferenciacijos ir genų plėtros pagrindai!

Diferenciacijos ir vystymosi molekulinė bazė:

Kai augimas vyksta, padidėja masė, svoris ir tt. Ląstelių skaičius didėja dėl ląstelių dalijimosi. Kartais ląstelės auga ir nesiskirsto ir nesukelia augimo. Paprastas ląstelių dauginimas sukurs ląstelių masę, bet ne organizmą.

Žinios apie vystymosi procesus, kaip augimą ir diferenciaciją, yra būtinos norint suprasti įvykius, dėl kurių atsiranda embrionas ar vaisius. Kai zygotė dalijasi, embrioninės ląstelės paprastai išlieka totipotentinės. Kitaip tariant, kiekviena embrioninė ląstelė gali sukelti embrioną ir formuoti naują suaugusį organizmą. Tačiau palaipsniui ląstelės praranda šį pajėgumą ir nebėra išlikusios. Žiūrėdami ir stebėdami, galime gauti pagrįstą idėją, kaip viena ląstelė gamina visą asmenį.

Audiniai specializuojasi, pvz., Smegenų, kepenų, lapų ir pan. Procesas, kuriuo totipotentinės embrioninės ląstelės paverčiamos specializuotomis ląstelėmis, kurios sudaro ir sukelia specifinius audinius, vadinamos diferenciacija. Kai embrioninės ląstelės dalijasi, po tam tikro laiko vystymosi potencialas tampa ribotas ir vadinamas nustatymu.

Tai modeminės biologijos ir genetikos dogma, kad daugelio aukštesniųjų organizmų somatinių ląstelių branduolys, neatsižvelgiant į tai, kaip skiriasi ląstelė, turi visų individo branduolinių genų kopijas. Ląstelių diferencijavimas pradeda naujus baltymų rinkinius arba praranda gebėjimą sudaryti baltymų rinkinį.

Kokie yra veiksniai, lemiantys tokius pokyčius? Manoma, kad skirtingų tipų ląstelių diferenciacija organizmo vystymosi metu apima genų ekspresijos reguliavimą, o ne kitą mechanizmą, pvz., Mutaciją.

Sidnėjaus Brenerio (britų molekulinis biologas) teigimu, pagrindinė vystymosi biologijos problema yra tirti įvykius ir procesus, kurie vyksta, kai embrionas vystosi suaugusiam.

Mikroskopu stebimi vėlyvi embriono pokyčiai. Tačiau pokyčiai molekulinio lygio pradžioje yra labai ankstyvi. Tokie pokyčiai įvyksta daug anksčiau, nei atsiranda morfologiniai pokyčiai.

Diferenciacija apima tokius procesus kaip mitozė, ląstelių sintezė, ląstelių migracija arba tarpląstelinė sąveika. Visi šie procesai veikia nepriklausomai vienas nuo kito. Norint žinoti apie aiškų vystymosi modelį, reikalingas tinkamas koordinavimas ir požiūris.

Galima daryti išvadą, kad:

i) Diferenciacija ir plėtra nereikalauja didelių nuolatinių branduolinės DNR pokyčių.

(ii) Procesas apima save stiprinančius citoplazmos ir selektyvaus genų transkripcijos pokyčius.

Branduolinės ir molekulinės diferenciacijos ir plėtros pagrindai:

Augalai, priešingai nei gyvūnai, paprastai gali sukurti naują augalą iš vegetatyvinės dalies. Tačiau dabar nustatyta, kad iš dalies diferencijuotos gyvūnų somatinės ląstelės yra panašios į augalų somatines ląsteles. Robertas Briggsas ir Tomas Kingas parodė, kad branduoliai iš blastulinių ląstelių ir varlių (Rana pipiens) embrionų stadijų ląstelių, persodinant juos į suklastotus kiaušinius, gali sukelti pilną embrioną. Branduolinės transplantacijos istorija (6.67 pav.) Yra naudinga nustatant, kada audinio branduolys praranda gebėjimą sukurti pilną raidą suaugusiojo formavimui.

Sudėtingiems eksperimentams Briggs ir King naudojo žolės varles, Rana pipiens ir Afrikos varles Xenopus. Jie pašalino / sunaikino varlių arba rupūžinių ląstelių branduolius ir persodino šviežių branduolių iš embrioninių ir žandikaulių ląstelių į enukluotus kiaušinius. Daugelis embrionų, kuriuose yra šviežiai pasodintų branduolių, išsivysto į normalius žandikaulius (6.67 pav.). Tačiau, jei branduoliai buvo iš diferencijuotų žarnyno ląstelių, ožkos nesukūrė. Nustatyta, kad branduoliai iš ankstyvųjų skilimo stadijų (iki 64 ląstelių) gali būti lengvai persodinami į apvaisintus kiaušinius, ir jie paprastai išsivystytų į šautuvus ir varles.

Tačiau branduoliai iš pastarųjų etapų paprastai sukelia embrionų nutraukimą. Klonų varlių gamybai negalima naudoti visiškai diferencijuotų suaugusiųjų varlių audinių. Tai aiškiai parodo, kad branduoliai diferenciacijos metu patiria tam tikrų pokyčių. Diferenciacijos procesas grįžtamas ankstyvosiose embriono stadijose.

Tačiau augaluose netgi brandžios ląstelės gali diferencijuoti, kad sukurtų callus, kad būtų sėkmingai pakeltas visas augalas. Pagrindinis diferenciacijos procesas yra dėl pasikeitusio genų aktyvumo. Šį genų aktyvumo pasikeitimą daugiausia lemia jos sąveika su aplinka.

Artimiausia aplinka gali būti citoplazma. Citoplazmą dar labiau veikia daugelis parametrų, tokių kaip temperatūra, drėgmė, šviesa, ląstelių ląstelių sąveika ir kt. Geno ir jo citoplazmos moduliavimas yra nepriklausomas.