• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Badania ujawniają nową rolę głównych genów regulatorowych w rozwoju kręgosłupa

    29.10.2009. 15:12
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Jak pokazują nowe badania finansowane ze środków unijnych, zestaw genów, które kontrolują wiele aspektów rozwoju embrionalnego, bierze również udział w określaniu liczby kręgów w kręgosłupie. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Developmental Cell.

    Wsparcie unijne dla badań pochodziło z projektu CELLS INTO ORGANS ("Przechodzenie komórek w narządy: genomika funkcjonalna na rzecz rozwoju i chorób układów narządów mezodermalnych"), który zakończył się na początku bieżącego roku i uzyskał środki w wysokości 7,2 mln euro z obszaru tematycznego Szóstego programu ramowego (6PR) "Nauki przyrodnicze, genomika i biotechnologia dla zdrowia".

    Geny homeotyczne można znaleźć w całym królestwie zwierząt. Te geny regulatorowe odgrywają istotną rolę w całym okresie rozwoju, zapewniając na przykład, aby nasze kończyny wyrastały w odpowiednich miejscach.

    W niniejszym projekcie badawczym naukowcy z Francji, Holandii, Portugalii i Wielkiej Brytanii badali rolę genów homeotycznych w rozwoju kręgosłupa. Kręgi rosną z komórek prekursorowych zwanych somitami, które tworzą się w zarodku. W trakcie rozwoju kręgosłup rośnie kręg po kręgu, począwszy od głowy a skończywszy na ogonie. Wiadomo już, że geny homeotyczne pomagają zapewnić, aby właściwe kręgi rosły we właściwym miejscu - kręgi szyjne rosną w okolicy szyi, w okolicy klatki piersiowej kręgi są połączone z żebrami, następnie mamy kręgi lędźwiowe w niższej części pleców i tak dalej aż do ogona.

    Istotna jest jednak również liczba kręgów, która różni się w zależności od zwierzęcia. Węże, co nie jest być może zaskakujące, mają ich najwięcej, podczas gdy mniejsze zwierzęta, takie jak myszy, mają ich mniej. Liczba tworzących się kręgów zależy od wzrostu zarodka w jego końcówce ogonowej. Im zarodek bardziej rośnie, tym więcej tworzy somitów i tym samym tym więcej ma ostatecznie kręgów.

    Wiadomo, że rodzina genów regulatorowych, zwanych Cdx, ma swój udział w określaniu liczby kręgów. Gdy wyłączy się geny Cdx, niektóre geny homeotyczne stają się również nieaktywne, ale do tej pory uważano, że jest to częścią mechanizmu homeotycznego, który kontroluje tożsamość kręgowca.

    Zwykle wyłączenie genów Cdx powoduje zahamowanie wzrostu zarodka w końcówce ogonowej. Ale niniejsze nowe badania pokazują, że geny homeotyczne są w stanie przejąć ich funkcję i przywrócić wzrost oraz zapewnić produkcję właściwej liczby somitów (a tym samym kręgów).

    "Obecnie pokazujemy, że uaktywnienie genów homeotycznych stanowi również część tego, jak geny Cdx promują wzrost zarodka w jego końcówce ogonowej" - wyjaśnił Moises Mallo z Instituto Gulbenkian de Ci?ncia w Portugalii. "Gdy uaktywniono odpowiednie geny homeotyczne w mysich mutantach Cdx [tzn.myszach pozbawionych genów Cdx], zarodki doszły do siebie i urodziły się z całkiem normalnym kręgosłupem, co było dowodem na to, że geny homeotyczne były w stanie zrekompensować brak Cdx. Jest to nowa rola dla genów homeotycznych".

    Ale o ile geny homeotyczne promują wzrost kręgów we wczesnym stadium rozwoju, są one również istotne w powstrzymaniu dodawania zbyt wielu kręgów na późniejszym etapie rozwoju embrionalnego. Jeżeli geny homeotyczne, które są zwykle aktywne pod koniec rozwoju kręgosłupa, uaktywnią się zbyt wcześnie, wzrost nowych segmentów kręgowych ulega przerwaniu, co skutkuje powstaniem krótszego niż zwykle kręgosłupa.

    "Opracowanie to stanowi istotny dodatek do długoletniego poglądu na temat roli genów homeotycznych - jednych z najczęściej studiowanych genów biorących udział w rozwoju embrionalnym - zgodnie z którym kontrolują one nie tylko tożsamość, ale również liczbę kręgów" - dodał dr Mallo. "Chociaż spostrzeżeń tych dokonano w okolicy końcówki ogonowej zarodka, jest bardzo prawdopodobne, że podobne mechanizmy mogą być brać udział w określaniu liczby segmentów bliżej głowy".

    rdo: CORDIS

    informacji można uzyskać na stronie internetowej: Instituto Gulbenkian de Ci?ncia: http://www.igc.gulbenkian.pt Developmental Cell: http://www.cell.com/developmental-cell/home Teksty pokrewne: 28503 Kategoria: Wyniki projektów
    Źródło danych: Instituto Gulbenkian de Ci?ncia; Developmental Cell
    Referencje dokumentu: Young, T. et al. (2009) Cdx and Hox genes differentially regulate posterior axial growth in mammalian embryos. Developmental Cell 17: 516-526. DOI: 10.1016/j.devcel.2009.08.010.
    Indeks tematyczny: Koordynacja, wspólpraca; Nauki biologiczne; Badania Naukowe RCN: 31413   W góre . O tym serwisie . Serwisy CORDIS . Helpdesk . © . Ważne informacje prawne Administratorem witryny CORDIS jest Urząd Publikacji

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Geny homeotyczne, geny homeoboksowe (ang. homeobox genes, z gr. ηομεος = podobny) – grupa genów kontrolujących rozwój morfologiczny poszczególnych części ciała w początkowych stadiach rozwoju zarodkowego, zarówno u bezkręgowców jak i kręgowców. Mutacje w obrębie tych genów zazwyczaj nie wpływają negatywnie na układ segmentów ciała, ale prowadzą do stanu określanego mianem homeosis, w którym określony segment zostaje zastąpiony przez inny. Wynika to z tego, że w przypadku takiej mutacji niektóre komórki otrzymały w czasie rozwoju zarodka błędną informację pozycyjną i dlatego zachowują się w niewłaściwy dla siebie sposób. Geny homeotyczne niższych bezkręgowców oznacza się HOM, u wtóroustych – Hox, a u człowieka – HOX. Geny kodujące białka mechanizmów naprawy DNA człowieka: DNA komórki jest stale narażone na czynniki uszkadzające. Sprawnie działające mechanizmy naprawy DNA funkcjonują w komórkach organizmów zarówno prokariotycznych jak i eukariotycznych. Badania genomu ludzkiego pozwoliły zidentyfikować szereg genów kodujących białka biorące udział w różnorodnych mechanizmach naprawy DNA. Poznano dotąd ponad 130 genów o takiej, udowodnionej lub prawdopodobnej, funkcji. Nowe geny naprawy DNA są ciągle odkrywane dzięki badaniom porównawczym sekwencji genów człowieka i homologów tych genów u organizmów modelowych, takich jak E. coli i S. cerevisiae. Badania te mają znaczenie dla medycyny, ponieważ do tej pory zidentyfikowano już kilkanaście chorób, w których patogenezie mają udział niesprawne mechanizmy naprawy DNA. Geny plejotropowe (geny polifeniczne) – geny odpowiadające za ujawnienie się co najmniej dwóch różnych, pozornie nie powiązanych ze sobą, cech organizmu. Efekt działania genów plejotropowych określa jako plejotropię.

    Poziomy transfer genów, horyzontalny transfer genów (HTG), lateralny transfer genów (LTG) - zjawisko przechodzenie genów między organizmami różnych gatunków, najczęściej pozostającymi ze sobą w ścisłej relacji ekologicznej. Zjawisko jest odpowiedzialne za istnienie 10-20% genów w komórkach prokariotycznych i takie krytyczne dla ewolucji cechy jak oporność na antybiotyki, wirulencja, zdolność przeprowadzania fotosyntezy oraz asymilacji azotu atmosferycznego. W komórkach eukariotycznych proces zachodzi rzadziej, jednak prawdopodobnie był powszechny w początkowym etapie ewolucji eukariontów. Geny, będące wynikiem HGT, w tej domenie stanowią poniżej 1%. Kręgosłup (łac. Columna vertebralis) – część układu kostnego, stanowiąca jego główną oś i podporę. Kręgosłup u zwierząt nieposiadających ogona, w tym człowieka, zbudowany jest z 33-34 kręgów, rozciągających się od głowy do kości ogonowej.

    Kręgi szyjne (łac. vertebrae cervicales) występują w odcinku szyjnym kręgosłupa. Kręgi te są najmniejszymi ze wszystkich. U ssaków zasadniczo występuje 7 kręgów, istnieją jednakże wyjątki od tej reguły. Nieliczne ssaki mają tylko 6 kręgów szyjnych, natomiast leniwce trójpalczaste 8–10 kręgów. Badania rozwoju embrionalnego leniwców wykazały, że kręgi >7 rozwojowo należą do odcinka piersiowego. Geny R, geny odporności – grupa genów obecnych w genomie roślin odpowiedzialnych za przekazywanie dziedzicznej odporności na patogeny. Każdy z genów R zapewnia roślinom całkowitą odporność na konkretny patotyp patogenu. Produkt genu R wchodzi w reakcję pośrednią lub bezpośrednią z produktem genu awirulencji (gen avr) obecnego w genomie organizmu atakującego rośliny. Ten mechanizm obronny określany jest jako odporność "gen na gen". Efektem reakcji między produktem genu R a produktem genu avr jest reakcja nadwrażliwości, obumarcie zainfekowanego fragmentu tkanek i uniemożliwienie patogenowi dalszego rozprzestrzeniania.

    miRNA (mikroRNA) – jednoniciowe cząsteczki RNA o długości ok. 21-23 nukleotydów, regulujące ekspresję innych genów. miRNA kodowane są przez genom komórki, jak normalne geny, i transkrybowane przez RNA polimerazę II, tak samo, jak mRNA. Prekursorem są niewielkie RNA, o strukturze spinki do włosów, które ulegają obróbce podobnie do siRNA. Wchodzą w skład kompleksów rybonukleoproteinowych blokujących specyficznie translację mRNA i nadają im specyficzność. W odróżnieniu od siRNA, miRNA nie posiadają 100%-owej identyczności sekwencji do docelowego mRNA. miRNA są zaangażowane w negatywną regulację ekspresji genów podczas rozwoju; ocenia sie, ze biorą udział w regulacji 30% ludzkich genów. Są mediatorami mechanizmu interferencji z translacją mRNA (RNAi).

    Dodano: 29.10.2009. 15:12  


    Najnowsze