지역별 차별화

Regional differentiation

발달생물학 분야에서 지역 분화는 초기 [1]배아의 발달 과정에서 서로 다른 영역이 식별되는 과정이다.세포가 특정되는 과정은 유기체마다 다르다.

세포 운명 결정

주요 기사:세포 운명 결정

개발 약속의 관점에서 셀은 지정되거나 결정될 수 있습니다.사양은 [2]차별화의 첫 번째 단계입니다.지정된 셀은 결정된 상태를 되돌릴 [3]수 없는 상태에서 커밋을 되돌릴 수 있습니다.사양에는 Autonomous와 Conditional의 두 가지 주요 유형이 있습니다.자율적으로 지정된 세포는 세포질 결정 인자에 따라 세포가 처한 환경에 관계없이 특정한 운명으로 발전한다.조건부로 지정된 세포는 다른 주변 세포 또는 모르포겐 구배를 바탕으로 특정한 운명으로 발전한다.다른 유형의 사양은 대부분의 곤충 [2]등급의 특징인 세포 사양입니다.

성게의 사양은 전방/후방 축을 결정하기 위해 자율 및 조건부 메커니즘을 모두 사용한다.전방/후방 축은 절단 시 설정된 동물/식물 축을 따라 놓여 있습니다.마이크로크롬은 동물세포가 외배엽이 되는 동안 주변 조직을 내배엽으로 유도한다.마이크로크롬이 동물 세포로 하여금 중배엽과 내배엽의 운명을 받아들이도록 유도할 수 있기 때문에 동물 세포는 결정되지 않았다.β-카테닌이 포탄의 식물극에 있는 핵에 존재하는 것이 관찰되었다.일련의 실험을 통해 한 연구는 식물 세포 운명의 세포 자율 사양과 마이크로크롬 유도 능력에서 [4]β-카테닌의 역할을 확인했다.배아를 식물화하기에 충분한 염화리튬 처리로 인해 핵으로 국재화된 b-catenin이 증가했다.세포핵 내 β-카테닌 발현 감소는 식물 세포 운명의 손실과 관련이 있다.β-카테닌의 핵 축적이 없는 마이크로크롬의 이식은 두 번째 축을 유도할 수 없었다.

β-카테닌과 마이크로크롬의 분자 메커니즘에 대해서는 노치가 초기 포탄의 꼭대기 표면에 균일하게 존재하지만 후기 포탄의 2차 간엽세포(SMC)에서 손실되어 후기 포탄의 추정 내배엽세포에서 농축된 것이 관찰되었다.SMC의 결정에 필요한 노치는 충분합니다.마이크로크롬은 SMC의 형성을 유도하기 위해 표면에 Delta의 노치 배위자를 표현합니다.

b-catenin의 높은 핵 수치는 난자의 식물극에 흐트러진 단백질이 많이 축적된 결과이다. 흐트러진 b-catenin은 GSK-3를 비활성화시키고 β-catenin의 인산화를 방지한다.이것은 β-카테닌이 분해에서 벗어나 핵으로 들어갈 수 있게 해준다.β-카테닌의 유일한 중요한 역할은 유전자 Pmar1의 전사를 활성화하는 것이다.이 유전자는 마이크로크롬 유전자가 발현되도록 억제한다.

(다른 동물의 등/복부 축과 유사) 복부/구축은 노드 상동성으로 지정됩니다.이 노달은 미래의 배아의 구강 쪽에 국한되었다.실험은 절절이 구강운명의 발달을 촉진하는데 필요하고 충분하다는 것을 확인했다.노달은 또한 좌우 축 형성에 역할을 한다.

튜네틱스

튜네이트는 자율규격이 발견된 최초의 유기체이고 튜네이트는 척추동물과 관련된 진화적이었기 때문에 지역규격 연구에 인기 있는 선택이었다.

튜넛에 대한 초기 관찰은 노란 초승달의 식별으로 이어졌다.이 세포질은 미래의 근육 세포로 분리되었고 만약 이식된다면 근육 세포의 형성을 유도할 수 있다.세포질 결정인자 macho-1은 근육세포 형성에 필요하고 충분한 인자로 분리되었다.성게와 마찬가지로, 핵에서 b-catenin의 축적은 내배엽을 유도하기에 필요하고 충분한 것으로 확인되었다.

2개의 셀 운명은 조건부 사양에 의해 결정됩니다.내배엽은 섬유아세포 성장인자(FGF) 신호를 전송하여 Notocord 및 중간조직의 운명을 지정합니다.전방 세포는 FGF에 반응하여 노코드가 되는 반면 후방 세포(마초-1의 존재로 식별됨)는 FGF에 반응하여 간엽이 된다.

난자의 세포질은 세포의 운명을 결정할 뿐만 아니라 등/복부 축도 결정한다.식물극의 세포질은 이 축을 지정하며, 이 세포질을 제거하면 축 정보가 손실됩니다.노란색 세포질은 전방/후방 축을 나타냅니다.황색 세포질이 난자의 후방으로 이동해 후엽성 식물 세포질(PVC)이 되었을 때, 전/후축이 특정된다.PVC를 제거하면 전방에 이식하는 동안 축이 손실됩니다.

엘레강스

2개의 세포 단계에서 선충 C. 엘레건의 배아는 모자이크 행동을 보인다.P1 셀과 AB 셀의 2개의 셀이 있습니다.P1 세포는 모든 운명의 세포를 만들 수 있었고 AB 세포는 자신이 생산할 세포의 일부만을 만들 수 있었다.따라서 첫 번째 분할은 두 셀의 자율적인 사양을 제공하지만 AB 셀은 모든 운명 셀을 생성하기 위한 조건부 메커니즘을 필요로 합니다.

AB 혈통은 뉴런, 피부, 인두를 발생시킨다.P1 셀은 EMS와 P2로 나뉩니다.EMS 셀은 MS와 E로 나뉩니다.MS의 혈통은 인두, 근육, 뉴런을 발생시킨다.E의 혈통은 장을 낳는다.P2 셀은 P3 및 C 창립 셀로 나뉩니다.C세포는 근육, 피부, 뉴런을 만들어낸다.P3 셀은 P4와 D의 창시 셀로 나뉩니다.D의 창시자 세포는 근육을 생성하고 P4 계통은 배아주를 생성한다.

  • 축 사양
전방/후방 축은 후방의 정자에 의해 지정됩니다.2세포 단계에서 전세포는 AB세포, 후세포는 P1세포이다.동물의 등/복부 축은 배아의 4세포 단계 동안 세포의 무작위 위치에 의해 설정됩니다.배쪽 세포는 ABP 세포이고, 배쪽 세포는 EMS 세포입니다.
  • 세포질 결정인자의 국재성
C. elegans의 자율적 사양은 다른 세포질 결정인자에서 발생합니다.PAR 단백질은 초기 배아에서 이러한 결정 인자를 분할하는 역할을 한다.이 단백질들은 접합자의 주변에 위치하고 세포 내 신호 전달에 역할을 한다.이러한 단백질의 기능에 대한 현재 모델은 그것들이 세포질에 국소적인 변화를 일으켜 후방에 다른 단백질 축적을 유도하는 것이다.Mex-5는 전방에 축적되고 PIE-1과 P 과립(아래 참조)은 후방에 축적된다.
  • 생식선 명세
P과립은 세포질 결정인자로 확인되었다.수정 시에는 균일하게 존재하지만, 이러한 과립은 첫 번째 분할 전에 후방 P1 세포에서 국소화된다.이들 과립은 4분할 이후 균주가 되는 P4세포에 투입될 때까지 각 분할 사이에 국소화된다(예: P2, P3).
  • EMS 및 P1 셀 사양
P1 계통의 국소 세포질 결정 인자로 기능할 가능성이 있는 다른 단백질로는 SKN-1, PIE-1 및 PAL-1이 있다.
SKN-1은 P1 세포 계통에 국재화되어 EMS 세포 운명을 결정하는 세포질 결정인자이다.PIE-1은 P2 세포 계통에 국재되어 있어 전사의 일반적인 억제제이다.SKN-1은 P2 셀로 억제되어 이들 셀에서 EMS 운명을 지정할 수 없습니다.PIE-1의 억제 활성은 생식계 혈통이 구별되는 것을 막기 위해 필요하다.
  • C 및 D의 창시자 셀
PAL-1은 (P2 계보에서 파생된) C 및 D의 설립자 셀의 운명을 지정하기 위해 필요합니다.그러나 PAL-1은 EMS와 P2에 모두 존재합니다.통상 PAL-1 액티비티는 EMS에서는 SKN-1에 의해 억제되지만 P2에서는 억제되지 않습니다.C와 D의 설립자 셀은 모두 PAL-1에 의존하지만 C와 D를 구별하기 위해 필요한 다른 요인이 있습니다.
  • E 계통의 사양
E 계통의 사양은 P2에서EMS 셀로의 신호에 따라 달라집니다.Wnt 시그널링의 구성요소가 관여하여 엄마 유전자로 명명되었다. mom-2는 Wnt 단백질 패밀리(신호), mom-5는 주름진 단백질 패밀리(수용체)의 구성원이다.
  • ABa 및 ABP의 사양
ABa 및 ABP의 사양은 다른 셀셀 시그널링 이벤트에 의존합니다.이 두 종류의 세포들 사이의 차이점은 ABa가 앞 인두를 발생시키는 반면 ABp는 인두에 기여하지 않는다는 것이다.12세포 단계에서 MS로부터의 신호는 ABP 자손 세포에서 인두를 유도하지만 ABP 자손 세포에서는 유도하지 않는다.P2 세포로부터의 신호는 ABP가 인두를 형성하지 못하게 합니다.P2로부터의 이 신호는 Delta 계열의 단백질 내에서 APX-1인 것으로 밝혀졌다.이 단백질들은 노치 단백질의 배위자로 알려져 있다.ABP의 운명을 특정하기 위해 노치 단백질인 GLP-1도 필요하다.

드로소필라속

다음 항목도 참조하십시오.드로소필라 발생과 모성 영향

전방/후방 축

Drosophila의 앞/뒤 패턴은 세 개의 모성 유전자 그룹에서 유래합니다.앞쪽 그룹은 머리와 흉부 세그먼트를 패턴으로 만듭니다.후방 그룹은 복부 세그먼트와 말단 그룹을 패턴화하는데, 말단이라고 불리는 전방과 후방 말단 영역을 패턴화한다.

앞쪽 그룹 유전자는 쌍이체를 포함한다.바이코이드는 핵에 국재하는 단계적 형태소겐 전사인자로 기능한다.배아의 머리는 바이코이드의 농도가 가장 높은 지점에서 형성되고 앞 패턴은 바이코이드의 농도에 따라 달라집니다.바이코이드는 꼬리의 번역을 억제하는 동시에 간극 유전자의 헌치백, 버튼헤드, 빈 나선, 그리고 정통의 전사 활성제 역할을 합니다.그것이 활성화하는 유전자의 촉진제에서 바이코이드에 대한 다른 친화력은 농도의존적 활성화를 허용한다.Otd는 바이코이드에 대한 친화력이 낮고 hb는 친화력이 높기 때문에 낮은 바이코이드 농도에서 활성화됩니다.다른 두 개의 전방 그룹 유전자인 삼키기와 과식증은 쌍이체를 전방에 위치시키는 역할을 한다.바이코이드는 3' 미번역 영역(3'UTR)에 의해 전방으로 향한다.미세관 세포골격은 또한 쌍이체의 위치를 파악하는 역할을 한다.

후자의 그룹 유전자는 나노를 포함한다.바이코이드와 유사하게 나노는 등급화된 형태소원으로 후극에 국소화된다.나노의 유일한 역할은 후방에서 모성적으로 전사된 꼽추 mRNA를 억제하는 것이다.나노가 꼽추를 억제하기 위해서는 또 다른 단백질인 푸밀리오가 필요하다.다른 후단백질인 오스카르(나노 mRNA를 묶는), 튜더, 바사, 발루아는 생식계 결정인자와 나노를 후방에 위치시킨다.

전방 및 후방과는 대조적으로 말단 위치 정보는 난소의 난포 세포에서 나온다.말단은 Torson 수용체 티로신 키나제의 작용을 통해 특정된다.모낭세포는 극지방에서만 몸통모양을 주변공간에 분비한다.몸통 모양은 몸통 배위자로 보이는 프로펩타이드 몸통을 절단한다.트렁크는 Torson을 활성화하고 신호 전달 캐스케이드를 유발하여 전사 억제제 Groucho를 억제하여 말단 갭 유전자와 후케바인의 활성화를 유발합니다.

분할 및 동종 유전자

모체 유전자의 패턴화는 분할 유전자의 발현에 영향을 준다.분할 유전자는 세그먼트의 수, 크기 및 극성을 규정하는 배아적으로 발현되는 유전자이다.갭 유전자는 모체 유전자의 직접적인 영향을 받으며, 전/후축을 따라 국소 및 겹치는 영역에서 발현된다.이 유전자들은 모체 유전자뿐만 아니라 다른 간극 유전자 사이의 인식적 상호작용에 의해서도 영향을 받는다.

갭 유전자는 쌍규칙 유전자를 활성화하는 역할을 한다.각 쌍규칙 유전자는 갭 유전자의 조합 효과와 다른 쌍규칙 유전자 간의 상호작용의 결과로 7줄로 표현된다.페어룰 유전자는 두 가지 종류로 나눌 수 있다. 1차 페어룰 유전자와 2차 페어룰 유전자이다.1차 쌍 규칙 유전자는 2차 쌍 규칙 유전자에 영향을 줄 수 있지만 그 반대는 아니다.1차 쌍규칙 유전자의 조절 사이의 분자 메커니즘은 짝수 스킵의 조절에 대한 복잡한 분석을 통해 이해되었다.모성 유전자와 간극 유전자에 의한 양성 및 음성 조절 상호작용과 독특한 전사 인자의 조합은 배아의 다른 부분에서 고른 줄넘기를 발현하는 데 작용합니다.같은 갭 유전자는 한 줄무늬에서는 긍정적이지만 다른 줄무늬에서는 부정적으로 작용할 수 있다.

페어룰 유전자의 발현은 세그먼트 극성 유전자의 발현을 14줄로 변환한다.세그먼트 극성 유전자의 역할은 세그먼트의 경계와 극성을 정의하는 것입니다.유전자가 이를 달성하는 수단은 날개 없는 고슴도치 등급의 분포 또는 이러한 단백질에 의해 시작된 신호 캐스케이드를 포함하는 것으로 여겨진다.갭 및 페어룰 유전자와 달리, 세그먼트 극성 유전자는 합성세포가 아닌 세포 내에서 기능한다.따라서 세그먼트 극성 유전자는 자율적인 것이 아니라 시그널링을 통한 패턴화에 영향을 미칩니다.또, 갭 및 페어룰 유전자는, 개발 내내 세그먼트 극성 유전자 발현을 유지하면서 일시적으로 발현된다.세그먼트 극성 유전자의 지속적 표현은 고슴도치와 날개 없는 피드백 루프를 통해 유지됩니다.

분할 유전자는 세그먼트의 수, 크기 및 극성을 지정할 수 있는 반면, 동종 유전자는 세그먼트의 정체성을 지정할 수 있습니다.호메오틱 유전자는 갭 유전자와 페어룰 유전자에 의해 활성화된다.세 번째 염색체의 Antennapedia complex와 bitorax complex는 분절적 동일성(실제로는 parasegional 동일성)을 특정하는데 필요한 주요 동종 유전자를 포함하고 있다.이 유전자들은 전사인자로 염색체를 따라 그들의 위치와 상관관계가 있는 겹치는 영역에서 발현된다.이러한 전사 인자는 다른 전사 인자, 세포 접착에 역할을 하는 세포 표면 분자 및 다른 세포 신호를 조절합니다.발달 후기에, 호메오틱 유전자는 유사한 전후 패턴으로 신경계에서 발현된다.호메오틱 유전자는 염색질의 응축 상태를 수정함으로써 발달 내내 유지된다.폴리콤 유전자는 염색질을 비활성 상태로 유지하고, 삼흉 유전자는 활성 상태로 염색질을 유지한다.

모든 동종 유전자는 호메오도메인이라고 불리는 유사한 배열과 구조를 가진 단백질의 일부를 공유합니다.동종 단백질의 이 부분은 DNA와 결합한다.이 영역은 바이코이드와 같은 다른 발달 조절 단백질과 인간을 포함한 다른 동물에서 발견되었다.분자 지도 제작 결과 HOX 유전자 클러스터는 파리와 포유류의 공통 조상으로부터 온전하게 물려받은 것으로 밝혀져 근본적인 발달 조절 시스템임을 알 수 있다.

등축/복축

모체 단백질인 등쪽은 배쪽을 설정하기 위해 등급화된 형태소와 같은 기능을 한다.등뼈는 핵단백질이라는 점에서 쌍꺼풀과 같다; 그러나 등뼈와 달리, 등뼈는 배아 전체에 균일하게 분포되어 있다.농도 차이는 차등 핵 운송에서 발생한다.등뼈가 핵에 다르게 위치하는 메커니즘은 세 단계로 발생합니다.

첫 단계는 배아의 등쪽에서 일어난다.난모세포의 핵은 미세관 경로를 따라 난모세포의 한쪽으로 이동한다.이쪽이 모낭세포의 어뢰수용체에 신호를 보낸다.어뢰수용체는 모든 난포세포에서 발견되지만, 구켄신호는 난모세포의 앞쪽 등쪽에서만 발견됩니다.난포 세포는 등쪽과 배쪽을 구별하기 위해 모양과 합성 특성을 바꾼다.이러한 등모낭 세포는 2단계에 필요한 파이프 단백질을 생성할 수 없습니다.

두 번째 단계는 복부 난포 세포에서 난모세포로 돌아오는 신호이다.이 신호는 난자가 모낭세포를 떠난 후에 작용하기 때문에 이 신호는 주변엽 공간에 저장됩니다.난포 세포는 프로테아제 활성화 복합체를 만드는 윈드뷰텔, 누델, 파이프를 분비한다.등모낭 세포는 파이프를 발현하지 않기 때문에 이 복합체를 형성할 수 없습니다.이후 배아는 세 가지 비활성 단백질 분해효소(가스터레이션 결함, 뱀 및 부활절)와 비활성 배위자(스페틀)를 주비텔린 공간에 분비한다.이러한 단백질 분해 효소는 복합체 및 절단 스페틀에 의해 활성 형태로 활성화된다.이 활성 단백질은 복부에서 등쪽으로 분포한다.톨은 스페틀에 대한 수용체 티로신 키나아제이며 등급화된 스페틀 신호를 세포질을 통해 선인장을 인산화한다.일단 인산화되면 선인장은 더 이상 등에 결합하지 않고 핵으로 자유롭게 들어가게 됩니다.방출된 등뼈의 양은 존재하는 스페틀 단백질의 양에 따라 달라집니다.

세 번째 단계는 핵에서 등뼈의 발현으로 인한 광대뼈 유전자의 국소적 발현이다.트위스트와 달팽이의 전사를 활성화하려면 높은 등뼈가 필요합니다.등뼈의 낮은 수치는 마름모꼴의 전사를 활성화시킬 수 있다.dorsal은 zerknült, tolloid 및 dpp의 전사를 억제합니다.접합체 유전자들은 또한 그들의 발현 영역을 제한하기 위해 서로 상호작용합니다.

양서류

등축/복부축 및 전자수첩

수정과 Xenopus 배아의 첫 번째 분열 사이에 접합자의 피질 세포질은 중앙 세포질에 대해 약 30도 회전하여 배아의 가장자리 또는 중간 영역에 있는 회색 초승달을 발견합니다.피질 회전은 피질 미소관의 병렬 어레이를 따라 이동하는 미소관 모터에 의해 구동됩니다.이 회색 초승달은 배아의 미래 뒷면을 나타냅니다.이 회전을 차단하면 등/복부 축이 형성되지 않습니다.배꼽 배아의 배꼽은 배꼽과 등뼈의 축이 선명하다.

초기 위에서는 태아의 조직 대부분이 결정되지 않았다.한가지 예외는 등배엽의 앞부분이다.이 조직이 배아의 다른 부분에 이식되었을 때, 그것은 정상적으로 발달했다.또한 이 조직은 다른 등/복부 축의 형성을 유도할 수 있었다.Hans Spemann은 이 영역을 조직자로, 등축 유도를 1차 유도라고 명명했다.

주최자는 Nieuwkoop center라고 불리는 등쪽 식물 영역에서 유도된다.배낭 단계 배아를 통해 많은 다른 발달 잠재력이 있다.식물성 캡은 내배엽 세포 유형만 발생시킬 수 있는 반면 동물성 캡은 외배엽 세포 유형만 발생시킬 수 있습니다.그러나 한계 영역은 중배엽을 포함한 태아의 대부분의 구조를 발생시킬 수 있다.Pieter Nieuwkoop에 의한 일련의 실험은 만약 주변 영역이 제거되고 동물과 식물 캡이 서로 옆에 놓여진다면, 중배엽은 동물 캡에서 나오고 등쪽 조직은 항상 등쪽 식물 세포에 인접해 있다는 것을 보여주었다.따라서, Nieuwkoop center라고 불리는 등쪽 식물 영역은 조직체의 형성을 유도할 수 있었다.

쌍둥이 분석에서는 Wnt 단백질이 등/복부 축을 특정할 수 있는 니우쿱 중심에서 나온 분자로 확인되었다.쌍둥이 분석에서 분자는 4세포 배아의 복부 배반포에 주입된다.분자가 등축을 지정하면 복부 쪽에 등구조가 형성된다.Wnt 단백질은 축을 특정하기 위해 필요하지 않았지만, Wnt 경로의 다른 단백질을 검사한 결과 β-catenin이 필요함을 발견했다.β-카테닌은 등쪽의 핵에 존재하지만 복측에는 존재하지 않는다.β-카테닌 수치는 GSK-3에 의해 조절된다. 활성화되면 GSK-3는 유리 β-카테닌을 인산화하여 분해의 표적이 된다.GSK-3를 조절할 수 있는 분자는 GBP(GSK-3 결합단백질)와 Dishevelled 두 가지가 있습니다.현재 모델은 GSK-3 활동을 억제하기 위해 이들 두 가지가 함께 작용한다는 것이다.Dishevelled는 과다하게 눌렸을 때 2차 축을 유도할 수 있으며 피질 회전(대칭성 파괴 및 피질 회전) 후 등쪽의 더 높은 레벨에 존재합니다.그러나 디셰벨드의 고갈은 효과가 없다.GBP는 고갈된 경우와 과도하게 압축된 경우 모두 효과가 있습니다.그러나 최근의 증거는 Xenopus에서 발현되는 Wnt 분자인 Xwnt11이 등축 [5]형성에 충분하고 필요하다는 것을 보여주었다.

중배엽의 형성은 두 가지 신호로부터 온다. 하나는 복부용이고 다른 하나는 등부용이다.동물 모피 측정법은 동물 모피가 중배엽을 형성하도록 유도할 수 있는 식물 모피의 분자 신호를 결정하기 위해 사용되었다.본 발명의 동물 캡 어세이에서 관심 분자는 캡이 성장한 배지에 적용되거나 초기 배아의 mRNA로서 주입된다.이러한 실험은 분자 그룹인 변환 성장인자-β(TGF-β) 패밀리를 식별했다.지배적인 음성 형태의 TGF-β를 가진 초기 실험은 특정 구성 요소가 아닌 관련된 분자 패밀리만 확인할 수 있었다.최근 실험에서 Xenopus 결절 관련 단백질(Xnr-1, Xnr-2 및 Xnr-4)이 중배엽 유도 신호로 확인되었다.이들 배위자의 억제제는 중배엽 형성을 방지하고 이들 단백질은 등/복부 축을 따라 단계적인 분포를 보인다.

식물성 국소 mRNA, VegT 및 가능한 Vg1은 내배엽 유도에 관여한다.또한 VegT가 Xnr-1, 2, 4 단백질을 활성화한다는 가설이 있다.VegT는 내배엽의 운명을 규정하는 유전자를 활성화하는 전사 인자로 작용하는 반면 Vg1은 파라크린 인자로 작용한다.

핵의 β-카테닌은 시아모아와 쌍둥이라는 두 가지 전사 인자를 활성화한다.β-catenin은 또한 높은 수준의 Xnr-1, 2, 4를 생성하기 위해 VegT와 시너지 작용을 한다. Siamois는 Xnr-1, 2, 4와 시너지 작용을 하여 조직 내 구스코이드와 같은 높은 수준의 전사 인자를 활성화한다.Xnr-1, 2, 4의 수치가 낮은 배아 부위는 복엽 또는 외측 중배엽을 발현할 것이다.핵β-카테닌은 중배엽 세포 운명 신호와 상승 작용하여 Nieuwkoop 중심 신호 활성을 생성하고 등배엽 내 조직체의 형성을 유도한다.

Organizer 기능

조직자의 활동을 담당하는 두 가지 종류의 유전자가 있다: 전사 인자와 분비 단백질.구스코이드(이중체와 구스베리 사이의 상동성을 가진)는 조직체에서 발현되는 최초의 알려진 유전자이며 2차 축을 지정하기에 충분하고 필요하다.

조직자는 복측 중배엽이 외측 중배엽이 되도록 유도하고, 외배엽이 신경조직을 형성하도록 유도하며, 내배엽의 등쪽 구조를 유도한다.이러한 유도 뒤에 있는 메커니즘은 배아를 복심화하는 뼈 형태 발생 단백질 4 신호 경로의 억제이다.이러한 신호가 없으면 외배엽은 신경 조직의 기본 상태로 돌아갑니다.유기체로부터 분비되는 분자 중 4개인 코드인, 노긴, 모피스타틴 및 제노푸스 노달 관련-3(Xnr-3)은 BMP-4와 직접 상호작용하여 수용체에 결합하는 능력을 차단한다.따라서 이들 분자는 중배엽의 등/복부 축을 따라 BMP-4의 구배를 형성한다.

BMP-4는 주로 배아의 몸통 및 꼬리 부분에 작용하며, 다른 일련의 신호는 머리 부분에 작용합니다.Xwnt-8은 복엽 및 외측 중배엽 전체에 발현된다.내배엽(내배엽 또는 중배엽 중 하나를 발생시킬 수 있음)은 아르첸테론(미래의 앞부분)의 가장자리에 있는 세 가지 요소 Cerberus, Dickkopf 및 Frzb를 분비합니다.Cerberus 및 Frzb는 Xwnt-8에 직접 바인드하여 리셉터에 바인드하는 것을 방지하지만 Cerberus는 BMP-4 및 Xnr1에도 [6]바인드할 수 있습니다.또한 Dickkopf는 Xwnt-8의 신호전달경로에 중요한 LRP-5에 결합하여 LRP-5의 내구성증 및 최종적으로는 Xwnt-8 경로의 억제로 이어진다.

전방/후방 축

배아의 앞/뒤로 패터닝은 위배 전이나 위배 중에 발생합니다.인벌루트하는 첫 번째 세포는 전방 유도 활성을 가지며, 마지막 세포는 후방 유도 활성을 가진다.앞에서 설명한 Xwnt-8 길항신호 Cereberus, Dickkopf 및 Frzb에서 전방유도능력이 나온다.또한 앞머리 발달은 등측 정중선과 앞신경관에서 발현되는 IGF(인슐린 유사 성장인자)의 기능을 필요로 한다.IGF는 Wnt 시그널링과 BMP 시그널링을 간섭 및 억제하는 신호 변환 캐스케이드를 활성화함으로써 기능하는 것으로 생각됩니다.후부에서는 후부신호의 후보가 eFGF, 섬유아세포증식인자 상동인자 및 레티노인산이다.

물고기.

제브라피쉬의 축 형성의 기초는 양서류에서 알려진 것과 유사하다.배아 보호막은 배반포의 등쪽 입술과 같은 기능을 가지고 있으며 주관자 역할을 합니다.이식하면 2차 축을 형성할 수 있어 제거하면 등뼈 구조가 형성되지 않는다.β-카테닌은 또한 양서류에서의 역할과 유사한 역할을 한다.그것은 등쪽의 핵에만 축적되며, 복측 β-카테닌은 2차 축을 유도한다.그것은 Squint(노달 관련 시그널링 단백질인 ndr1)와 Bozozok(Siamois와 유사한 호메오도메인 전사인자)의 발현을 활성화하여 배아 차폐에서 구스코이드를 활성화시킨다.

Xenopus에서와 같이, 중배엽 유도는 두 가지 신호를 포함한다: 하나는 복부 중배엽을 유도하기 위한 식물극으로부터의 신호와 다른 하나는 등배 중배엽을 유도하기 위한 Nieuwkoop 중심 등가 식물 세포로부터의 신호.

주최측으로부터의 신호는 양서류로부터의 신호와도 평행합니다.Noggin과 chordin homologue Chordino는 BMP 패밀리 멤버인 BMP2B에 결합하여 배꼽을 제거하는 것을 막습니다.Dickkopf는 Wnt 호몰로그 Wnt8에 결합하여 배아의 복측과 후방을 차단합니다.

어류에는 β-카테닌에 의해 조절되는 세 번째 경로가 있다.β-카테닌은 전사인자 stat3를 활성화한다.Stat3는 위경련 중 세포 이동을 조정하고 평면 극성을 설정하는 데 기여합니다.

새들

등/복부 축은 병아리 배아에서 노른자에 대한 세포의 방향에 의해 정의됩니다.노른자에 대한 복부는 내려가고 동물은 올라갑니다.이 축은 부기강 공간과 외부 알부민 사이의 배반엽의 "내부"와 "외부"의 pH 차이를 생성하여 정의됩니다.하부 공간의 pH는 6.5이고 외부 알부민은 9.5입니다.

앞/뒤 축은 난자 껍질이 퇴적될 때 배아의 초기 기울기 동안 정의됩니다.알은 지속적으로 일정한 방향으로 회전하고 노른자의 부분적인 성층화가 있습니다; 밝은 노른자 성분은 배반엽의 한쪽 끝 근처에 있을 것이고 미래의 뒷부분이 될 것입니다.후방의 분자 베이스는 알려져 있지 않지만, 세포의 축적은 결국 후방 한계 영역(PMZ)으로 귀결된다.

PMZ는 헨슨의 노드를 유도하는 역할을 하는 Nieuwkoop 센터와 동등합니다.PMZ의 이식은 원시적 스트릭을 유도하지만 PMZ는 스트릭 자체에 기여하지 않는다.Nieuwkoop 중심과 유사하게 PMZ는 Vg1과 핵 국재 β-catenin을 발현한다.

Hensen의 노드는 주최자와 동일합니다.헨슨의 결절을 이식하면 2차 축이 형성된다.헨슨 림프절은 위경화가 시작되고 등쪽 중배엽이 되는 곳이다.Hensen's node는 Koller's nat라고 불리는 PMZ의 앞부분에 PMZ가 유도되어 형성된다.원시적인 줄무늬가 형성되면, 이 세포들은 확장되어 헨슨의 노드가 된다.이 세포들은 조직자로서 그들의 역할과 일치하는 구스코이드를 표현한다.

병아리 배아에서 조직자의 기능은 양서류나 물고기와 비슷하지만, 몇 가지 차이점이 있다.양서류나 물고기와 마찬가지로, 조직자는 BMP 시그널링에 대항하고 배아를 등쪽으로 향하게 하는 Chordin, Noggin 및 Nodal 단백질을 분비합니다.단, 신경유도는 BMP 시그널링 억제에 전적으로 의존하는 것은 아닙니다.BMP 길항제 과잉발현은 뉴런 형성을 유도하거나 뉴런의 BMP 블록 형성을 과잉발현하는 데 충분하지 않다.신경유도에 대한 전체 이야기는 알려지지 않았지만, FGF는 중배엽과 신경유도에 있어 역할을 하는 것으로 보인다.배아의 앞/뒤로 패터닝은 후신경외배엽(힌드뇌 및 척수)의 3' Hox 유전자를 활성화하기 위해 저아세포로부터의 서베러스 및 레티노산 축적의 공간 조절과 같은 신호를 필요로 한다.

포유동물

마우스 배아의 가장 초기 사양은 각각 외극 세포와 내극 세포에 있는 영양아세포와 내극 세포 질량 세포 사이에서 발생합니다.이 두 그룹은 압축 중에 8셀 단계에서 지정되지만 64셀 단계에 도달할 때까지 결정되지 않습니다.832세포 단계에서 근극세포가 외부로 이식되면 그 세포는 영양아세포로 발달한다.

마우스 배아의 전방/후방 축은 두 개의 신호 센터에 의해 지정됩니다.마우스 배아에서 난자는 해당 원통의 원위단에 에피블라스트가 컵을 형성하는 원통을 형성한다.상피세포는 인간과 병아리의 저아세포에 해당하는 내장내피로 둘러싸여 있다.전방/후방 축에 대한 신호는 원시 노드에서 나옵니다.또 다른 중요한 부위는 전내장내배엽(AVE)이다.AVE는 노드의 가장 앞쪽 위치 앞에 있으며 머리 중배엽과 전두엽을 형성하기 위해 내배엽 이동에 의해 점유되는 영역의 상피세포 바로 아래에 있습니다.AVE는 노드와 상호 작용하여 가장 앞쪽 구조를 지정합니다.따라서 노드는 일반 트렁크를 형성할 수 있지만 헤드를 형성하기 위해서는 AVE로부터의 신호가 필요합니다.

드로소필라 파리의 호메오박스의 발견과 다른 동물들의 보존은 앞/뒤 패턴에 대한 이해를 발전시켰다.포유류의 Hox 유전자의 대부분은 파리의 동종 유전자와 유사한 발현 패턴을 보인다.포유류에는 4개의 Hox 유전자가 있다.Hox 유전자의 각 세트는 서로 평행하다(Hox1a는 Hox1b 등의 평행).이러한 패럴로그는 중복되는 표현 패턴을 나타내며 중복 동작할 수 있습니다.하지만, 병행 유전자의 이중 돌연변이는 또한 기능을 위해 유전자들이 함께 작용해야 한다는 것을 나타내는 상승작용을 할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Slack, J.M.W. (2013) 기초발달생물학옥스퍼드 주, 와일리-블랙웰.
  2. ^ a b Gilbert, Scott (2006). Developmental biology (8th ed.). Sunderland, Mass.: Sinauer Associates, Inc. Publishers. pp. 53–55. ISBN 978-0-87893-250-4.
  3. ^ 느슨해, J.M.W.(1991) 알에서 배아까지.초기 개발의 지역 사양.케임브리지 대학 출판부, 케임브리지
  4. ^ McClay D, Peterson R, Range R, Winter-Vann A, Ferkowicz M (2000). "A micromere induction signal is activated by beta-catenin and acts through notch to initiate specification of secondary mesenchyme cells in the sea urchin embryo". Development. 127 (23): 5113–22. doi:10.1242/dev.127.23.5113. PMID 11060237.
  5. ^ Tao Q, Yokota C, Puck H, Kofron M, Birsoy B, Yan D, Asashima M, Wylie C, Lin X, Heasman J (2005). "Maternal wnt11 activates the canonical wnt signaling pathway required for axis formation in Xenopus embryos". Cell. 120 (6): 857–71. doi:10.1016/j.cell.2005.01.013. PMID 15797385.
  6. ^ Silva, A C; Filipe M; Kuerner K M K; Steinbeisser H; BelocJ A (Oct 2003). "Endogenous Cerberus activity is required for anterior head specification in Xenopus". Development. England. 130 (20): 4943–53. doi:10.1242/dev.00705. ISSN 0950-1991. PMID 12952900.