Генетическая регуляция онтогенеза

Изучение процессов индивидуального развития организмов методами генетики имеет две задачи:

- выяснить, как генетическая изменчивость создает материал для эволюции

- насколько генотип определяет нормальное развитие организма.

По представлениям, в основе каждого из событий раннего развития, приводящего к формированию взрослого организма, лежит активность «ключевого» гена. Поскольку все события раннего онтогенеза животных образуют причинно – следственную цепь, называемую «путем развития», то активность «ключевых» генов, называется «генетическим путем развития».

Роль ключевых генов часто отводится гомеобокс – содержащим генам. Эти гены содержат высоко концентрированную нуклеотидную последовательность, и кодируют полипептид, являющийся транскрипционным фактором, способным связываться с ДНК и регулировать активность других генов.

На основании мутационного анализа был сделан вывод о том, что гомеобокс – содержащие гены ответственны за нормальную последовательность сегментов тела и морфологию развивающихся на этих сегментах структур у насекомых. В1989 году была обнаружена «колинеарность» - совпадение последовательности расположения генов вдоль хромосомы с пространственной последовательностью зон экспрессии этих генов вдоль переднее – задней оси эмбриона.

После этого открытия и появились представления о «ключевых» генах развития, которые ответственны не только за правильную сегментацию, но и за создание «разметки», доминирующей план строения эмбриона.

Проблема вовлечения ключевых генов в генетические пути развития структур остается одной из основных в современной молекулярной биологии развития. При более внимательном сравнительном анализе развития животных, выясняется, что функциональная консервативность ключевых генов не так уж и высока:

1. ключевые гены плейотропны на уровне одного организма, а ортологи одного и того же гена могут экспрессироваться в разных структурах

2. формирование плана строения в одной и той же таксонометрической группе может быть связана с активностью разных ключевых генов

Выясняется, что набор ключевых генов, задействованных в формировании гомологичных структур (например, сегментов тела насекомых) определяются морфологией яйцеклетки и экологией раннего развития.

Изменяться может не только набор ключевых генов, вовлеченных в формирование гомологичных структур, но и особенности взаимодействия между продуктами этих генов, т.е. конструкция регуляторных сетей.

Дата добавления: 2013-12-12