Gen ảnh hưởng từ mẹ và gen phân đoạn

Cách phôi ruồi giấm được phân chia dần dần thành các đoạn bởi một hệ thống phân cấp gồm các gen ảnh hưởng từ mẹ, gen khoảng trống, gen cặp quy tắc và gen phân cực đoạn.

Definition

Gen ảnh hưởng từ mẹ là những gen có sản phẩm được cung cấp bởi mẹ và lắng đọng trong trứng để thiết lập cực tính ban đầu; gen phân đoạn là các gen hợp tử — gen khoảng trống, gen cặp quy tắc và gen phân cực đoạn — hoạt động theo trình tự để phân chia phôi thành các đoạn lặp lại.

Scope

Chủ đề này bao gồm hệ thống phân cấp tạo hình cổ điển của Drosophila: các gen ảnh hưởng từ mẹ thiết lập gradient ban đầu của trứng, các gen khoảng trống đánh dấu các vùng rộng lớn, các gen cặp quy tắc xác định một mô hình định kỳ và các gen phân cực đoạn thiết lập ranh giới và định hướng trong mỗi đoạn. Nó coi hệ thống phân cấp này là mô hình cho cách một chuỗi gen xây dựng một kế hoạch cơ thể định kỳ.

Core questions

• Sự đóng góp của mẹ vào trứng thiết lập mô hình ban đầu của phôi như thế nào?
• Các gen khoảng trống, gen cặp quy tắc và gen phân cực đoạn tinh chỉnh mô hình dần dần như thế nào?
• Một mô hình phân đoạn định kỳ, lặp lại được tạo ra từ một gradient mịn như thế nào?
• Các sàng lọc di truyền đã tiết lộ điều gì về logic của hệ thống phân cấp này?

Key concepts

• Gen ảnh hưởng từ mẹ và cực tính của trứng
• Gen khoảng trống
• Gen cặp quy tắc
• Gen phân cực đoạn
• Sự phân chia dần dần của phôi

Key theories

Chuỗi phân đoạn phân cấp

Các gradient từ mẹ kích hoạt các gen khoảng trống trong các miền rộng, sau đó thiết lập các gen cặp quy tắc theo các sọc xen kẽ, đến lượt mình định vị các gen phân cực đoạn, chuyển đổi thông tin vị trí liên tục thành một mô hình phân đoạn định kỳ, chính xác.

Mechanisms

Các gen ảnh hưởng từ mẹ lắng đọng RNA thông tin và protein ở các cực của trứng, tạo ra các gradient xác định trục trước-sau trước khi các gen của phôi hoạt động. Các gradient này kích hoạt các gen khoảng trống trong các miền rộng, chồng chéo; sự kết hợp của các sản phẩm gen khoảng trống sau đó kích hoạt các gen cặp quy tắc theo một mô hình sọc xen kẽ nổi bật, chia phôi thành một chuỗi lặp lại. Các sản phẩm gen cặp quy tắc lần lượt định vị các gen phân cực đoạn, thiết lập ranh giới và định hướng trước-sau trong mỗi đoạn. Các gen homeotic sau đó gán danh tính cho các đoạn. Chuỗi này biến đổi một gradient mẹ mịn thành một mô hình định kỳ chính xác, một logic được khám phá bằng các sàng lọc đột biến có hệ thống.

Clinical relevance

Mặc dù được xác định ở ruồi, nhiều gen trong số này có các họ hàng được bảo tồn liên quan đến sự phát triển và bệnh tật ở người, và hệ thống phân cấp này vẫn là minh họa trong sách giáo khoa về cách các gen xây dựng một cơ thể có hình mẫu. Mục này mang tính giáo dục và không phải là hướng dẫn lâm sàng.

History

Nüsslein-Volhard và Wieschaus đã thực hiện một sàng lọc có hệ thống các đột biến làm gián đoạn mô hình cơ thể ấu trùng, xác định và sắp xếp các gen của hệ thống phân cấp phân đoạn. Công trình này, cùng với các nghiên cứu về gen homeotic của Lewis, đã mang lại giải Nobel và định nghĩa di truyền học phát triển.

Key figures

• Christiane Nüsslein-Volhard
• Eric Wieschaus

Seminal works

• nussleinvolhard1980
• gilbert2016

Frequently asked questions

Gen ảnh hưởng từ mẹ là gì?

Đó là một gen mà sản phẩm của nó được mẹ đặt vào trứng; những sản phẩm này thiết lập cực tính ban đầu của phôi trước khi các gen của phôi được kích hoạt.

Phôi được chia thành các đoạn như thế nào?

Một chuỗi gen hoạt động theo trình tự — các gen khoảng trống đánh dấu các vùng rộng lớn, các gen cặp quy tắc tạo thành các sọc và các gen phân cực đoạn thiết lập ranh giới đoạn — dần dần tinh chỉnh mô hình.