64. Генетични основи на ембрионалната онтогенеза при човека
Изтегляне 16.61 Kb.
|
|
64. Генетични основи на ембрионалната онтогенеза при човека За генетичната детерминираност на морфогенезата говори фактът, че голям брой нарушения в нейното протичане (които се изразяват в наличието на аномалии в строежа на новия организъм при раждането) се унаследяват, т.е. те се детерминират от мутантни гени. Броят на гените, които последователно се дерепресират, се увеличава прогресивно в хода на ембриогенезата. Обикновено преди стадий морула и ранна гаструла се дерепресират гените, общи за всяка жива клетка, след което процесът постепенно обхваща и уникалните нуклеотидни последователности. По време на гаструлацията генната дерепресия е с характер на избирателно активиране на гени. Така се осъществява синтезата на първите тъканноспецифични белтъци; клетки на гаструлата се превръщат в различни стволови (родоначални) клетки. Групи стволови клетки формират зачатъците на органите, като по време на хисто- и органогенезата продължава избирателното активиране на гени, изразяващо се в синтезата на първите органно-специфични протеини. Например мускулните клетки започват синтезата на актин и миозин, чернодробните - на албумин, клетките на очната леща изграждат кристалин и т.н. Диференциалната експресия на гени обикновено се придружава от обратния процес - репресия на гени, които вече не са необходими на клетката. Така например, установена е закономерна смяна на различни видове хемоглобин през индивидуалното развитие на редица гръбначни животни и човек. Репресията на гените за хемоглобин (превключването на синтезата от един вид хемоглобин в друг) се свързва с метилацията на специфични ДНК участъци. Трите основни вида човешки хемоглобин се установяват по следния ред: в началото на развитието – ембрионален (Е) хемоглобин; след метилация у плода 80% от хемоглобина е от тип F (фетален); отново поради метилация генът за синтезата му се репресира след раждането и в еритроцитите вече се доказва хемоглобин А прибл. 98% от хемоглобина на здравия човек. Морфогенезата е процес, който протича на каскадния принцип — вещества, синтезирани на по-ранни стадии, дерепресират гени, контролиращи диференцирането на клетки през следващите етапи. Процесите на морфогенезата са свързани и със загиване на клетки. Установено е, че тяхната смърт е генетично програмирана. При експериментални изследвания, при които са използувани инхибитори на РНК-синтезата и на белтъчната синтеза, е доказано, че загиването на клетки, което е необходимо условие за резорбцията на опашката на ларвата при земноводните, е свързано със синтезата на нови протеоли- тични ензими и следователно с дерепресията на нови гени. Механизмите, чрез които се регулират функциите на гените в еукариотните клетки, са все още хипотетични. През ранните стадии на ембриогенезата регулирането на генната експресия се реализира при протичането на процесите транскрипция, процесинг и транспортиране на иРНК, а на по-късните стадии по-важно значение има регулацията на транслационно и посттранслационно ниво. На ниво транскрипция избирателната активност на гените се реализира от вещества репресори, които екранират молекулата на ДНК и я правят недостъпна за РНК-полимеразата, и вещества дерепресори, които неутрализират действието на репресорите. Приема се, че хистоните играят ролята на репресори, а нехистоновите белтъци — на дерепресори. За избирателната активност на гените по време на хисто- и органогенезата важна роля играят стероидните и полипептидните хормони. Те имат значение и за регулиране на степента на активност на гените в клетки, които за тях са „прицелни“ (клетки мишени). Стероидните хормони (андроген, естрогени и др.) преминават през клетъчната мембрана и се свързват с рецепторни белтъчни молекули. Рецепторната молекула изменя своята конформация (алостеричен ефект на хормона) и на нейната повърхност се образува структура, комплементарна на определен участък на хроматина. След това тя постъпва в ядрото, свързва се с адекватния и хроматинов участък и обуславя дерепресирането на съответния ген. Значението на този механизъм е доказано при диференцирането на пола при бозайниците. Полипептидните хормони (соматотропен хормон, инсулин и др.) взаимодействат с рецепторни молекули на клетъчната мембрана, в резултат на което мембранният ензим аденилатциклаза катализира образуването на цАМФ, който се натрупва в цитоплазмата и на свой ред активира определени ензими. Настъпва усилване или намаляване на съответната клетъчна функция, което винаги е свързано с промяна в активността на гена, детерминиращ синтезата на ензима. При ембрионалната индукция едни части на зародиша индуцират диференцирането на други негови части. Установено е, че най-често индукторът е белтък (с отн. мол. маса около 30 хиляди), което показва, че индукционните взаимодействия са за сметка на разпознаването на едни белтъчни молекули (ефекторни молекули) от други белтъчни молекули (рецепторни молекули). Изтегляне 16.61 Kb. Сподели с приятели:
|