Genová kontrola diferenciace v ontogenezi

Genová kontrola

Oplodněním vzniká z dvou gamet zygota, z té rýhováním morula. Vycestováním buněk dochází ke vzniku blastuly a pak vzniká gastrula (tři zárodečné listy). Následuje vývoj primitivního proužku, organogeneze a histogeneze.

Při ontogenezi se uplatňují tyto mechanismy:

• růst buněk, buněčné dělení, migrace buněk,
• diferenciace buněk,
• apoptóza.

Všechny buňky v těle mají stejný soubor genů, liší se ale v jejich expresi.

Ontogeneze = sled dějů, který je iniciován oplozením - regulační kaskáda (uplatňují se zde lokální mediátory, hormony, receptory, transkripční faktory apod.)

Morfogeny = řídí diferenciaci a predeterminaci buněk, jejich působení závisí na koncentraci jejich produktů - vytvářejí gradient koncentrace, kdy k účinku dochází až od míst, kde koncentrace dosáhne určité prahové úrovně. Jejich kaskáda je aktivována již před oplodněním

Geny maternálního způsobu

• Jsou součástí genomu matky,
• exprimovány ve folikulárních bb a jejich mRNA a proteiny transportovány do vajíčka,
• při jejich mutacích zygota zaniká nezávisle na svém genotypu,
• určují anterioposteriorní a dorsoventrální polaritu embrya,
• patří sem bicoid (určuje, kde je přední část embrya) a nanos (určuje zadní část embrya),
• působí ve spolupráci s genem hunchback.

Geny zygoty

Segmentační geny

• U obratlovců jsou segmenty zřetelné jen v počátečních stádiích vývoje.

Gap geny

• Např. hunchback, knirps, giant a krüpl,
• aktivovány geny maternálního původu,
• jejich mutace: porucha vývoje části segmentů,
• jsou to transkripční faktory,
• ovlivňují základní diferenciaci embrya.

HOX geny

• Obsahují homeodoménu (homeobox)
• Jejich mutace mohou způsobit záměnu jednoho orgánu za jiný,
• geny bithorax a antenapedia komplexů,
• mutace genu antenapedia u drosofily způsobí vývoj nohy na hlavě místo tykadla,
• u člověka mutace HOX1 způsobuje kraniosynostosy.

Pair-rule geny (PAX)

• Rovněž obsahují homeodoménu (homeobox)
• Specifikují charakter segmentů,
• regulovány gap geny,
• exprimovány v 7 pruzích podél anterioposteriorní osy,
• rozdělují embryo na 15 parasegmentů,
• jejich mutace snižují počet segmentů na polovinu (fushi tarazu - vývoj lichých parasegmentů, even-skipped - vývoj sudých parasegmentů),
• mutace PAX3 = Waardenburgův syndrom (hluchota, bílý pramen vlasů, heterochromie iris).

Geny polarity (para)segmentů

• Ovlivňují anterioposteriorní polaritu parasegmentů, vymezených pair-rule geny,
• embryo je postupně rozdělováno na menší a menší vývojové úseky,
• např. engrailed gen.

Tkáňově specifické geny

• Kaskáda stovek genů,
• gen eyeless - jeho mutace u drosofily způsobuje vývoj rudimentálního oka, u myší mikrooftalmii a u člověka aniridii,
• při navázání genu eyeless na promotor genu typického pro jinou tkáň, dochází k vývoji oka v této tkáni,
• při mezidruhovém přenesu genu eyeless vzniká druhově specifické oko → základní tkáňově specifické geny jsou vývojově staré,
• o definitivní podobě orgánu rozhodují i další, vývojově mladší a druhově specifické geny.

Spektrum genů, které je exprimováno v určitém typu buněk, se zjišťuje RNA - DNA saturací.

Odkazy

Použitá literatura

• KAPRAS, Jan a Milada KOHOUTOVÁ. Kapitoly z lékařské genetiky III.. 1. vydání. Praha : Karolinum, 2009. sv. 1. ISBN 80-246-0001-3.