FEJLŐDÉSI MINTÁZATKÉPZÉS
Előre
FEJLŐDÉSI MINTÁZATKÉPZÉS
Tartalom
1. 8. Régmúlt és jelen keresztútján: A toolkit gének felfedezése
8.1 Fejlődési mintázatképzés (pattern formation)
8.1.1 KOMPARTMENTEK, a fejlődés moduljai
8.2 A toolkit és az állatok testfelépítése
8.2.1 Génszabályozás és testfelépítés
8.2.2 A genetikai szabályozás hierarchikus felépítésű
8.3 Áttörés a fejlődésbiológiában — A Drosophila korai fejlődésének analízise
8.4 Áttörés az evolúciós kutatás felé - Hox-gének és a modern EVO-DEVO hajnala
8.5 A genetikai „toolkit” - együtt a testterv kialakításáért felelős gének
8.5.1 A toolkit génjeinek jellemzői
8.5.2 A toolkit mindenhatósága
8.6 A homológia fogalmának folyamatos evolúciója
8.7 Mit fogadunk el bizonyítéknak az EVO-DEVO-ban?
8.8 Morfológiai evolúció és génszabályozás
8.8.1 A toolkit evolúciója
8.8.2 Tandem kapcsolt, rokon génklaszterek kiterjedése/expanziója
8.8.3 Mégsem csak duplikáció…- A szabályozás evolúciójának elsőbbsége a génkifejeződés finomszabályozásában
8.8.4 A cisz-regulátor DNS funkciója és evolúciója
8.9 A toolkit kialakulása: az első állatok
8.9.1 ParaHox komplex, Hox, gének funkcióváltozásai
8.9.2 A toolkit expanziója és a morfológiai komplexitás evolúciója
8.10 Közös ősünk - az Urbilateria rekonstrukciója
8.10.1 Párhuzamok a rovarok és gerincesek idegrendszerének korai fejlődésében
8.10.2 A Cnidariák és lárváik, mind PDA jelöltek
8.11 A testtervek és a testrészek diverzifikációja
8.11.1 Az Ubx génexpresszió anteriorális határának eltolódása ízeltlábúakban
8.11.2 Hox gének expressziós mintázata gyűrűsférgekben
8.11.3 A tetrapodák axiális szerveződésének különbségei, az állatok Hox-expressziós doménjeinek eltolódásában mutatkozik meg.
8.12 A Hox fehérjék és az általuk szabályozott gének
8.12.1 Ízelt lábak és azok hiánya. A végtagnélküli rovarpotroh kifejlődése
8.12.2 A szárnyas rovarok evolúciója
8.13 A négylábúak eredete
8.14 Hox-gének: descent with modification
Az ábrák listája
1.1.
A puhatestűek testterve
1.2.
A csirkeszárny és a légy szárnya egyaránt pozicionális jelet használ mintázata kialakításakor. A pozicionális jel egy morfogén, amely az A/P tengely mentén hat. A csirkénél a jel a polarizáló régióból indul, míg a légynél a jel forrása a kompartmenthatár; a jelet a sejtek másképpen értelmezik az elülső-és hátsó kompartmentben
1.3.
Megfelelés a csáp és a láb részei között. Az Antennapedia mutánsban a csáp bizonyos régiói lábstruktúrákká transzformálódtak. A nyilak a csáp régióit mutatják, amelyek csakis a láb nekik megfelelő struktúráivá transzformálódtak. Hasonló megfelelés volt tapasztalható a génkifejeződés szintjén is
1.4.
A proximális láb-bimbó sejteket a szárny-bimbó disztális részébe ültetve azok a progresszív zónában disztálisabb pozícionális értéket nyernek az eredetinél, és karmos ujjakat alakítanak ki comb helyett.
1.5.
Mintázatkialakítás és determináció
1.6.
A génkifejeződést a DNS szabályozó régióihoz kötődő génszabályozó fehérjék koordinált tevékenysége szabályozza. A transzkripciós apparátus – amelyet az RNS polimeráz II és az általános transzkripciós faktorok alkotnak – a promóterhez kötődik. A további szabályozó régiók, amelyekhez génszabályozó fehérjék kötődnek, elhelyezkedhetnek a promóter mellett, vagy nagyobb távolságban
1.7.
Különböző típusú transzkripciós faktorok
1.8.
Boundary vagy inzulátor régió működésének modelljei:A „transzkripciós csalétek” (transcription decoy) modell szerint az inzulátoron olyan fehérjekomplex szerveződik, amely hasonlít a transzkripciós apparátusra. Az enhenszer így a „hamis” komplexszel lép kölcsönhatásba, és nem segíti elő a hatékonyabb transzkripciót
1.9.
A génszabályozási hierarchia szerveződése és szintjei
1.10.
Nüsslein-Vollhard, Wieschaus és Lewis, az 1995-ös orvosi Nobel-díj jutalmazottjai
1.11.
Különféle génkészletek egymásra következő kifejeződése alakítja ki az A/P tengelyt. A megtermékenyítés után az anyai géntermékek transzlálódnak, és pozicionális információt biztosítva aktiválják a zigotikus géneket. A gep (gap=rés) gének regionális különbségeket definiálnak, amelyek a pair-rule (=pár szabályozó) gének periodikus mintázatává transzformálódnak. A pair-rule gének definiálják a paraszegmenteket. A szegmentpolaritási gének munkálják ki a szelvények mintázatát, majd a homeotikus szelektor gének határozzák meg a szelvények egyediségét
1.12.
Lewis modellje a bithorax-komplex (BX-C) szabályozására. A második tori szegment (T2) az alapállapot, minden utána következő szegmentben újabb gén aktiválódik. Az utolsó szelvényben minden gén aktív
1.13.
Ubx hatásának vizsgálata klónanalízissel
1.14.
Egy klasszikus homeotikus mutáns, az Antennapedia
1.15.
A bithorax-komplex szabályozó szakaszainak mutációi. A kifejlett egyed szelvényekből, a szelvényeken belül elülső és hátsó kompartmentekből áll. A kijelölt szakaszok a szabályozó (=regulátor) régiókat, azt alattuk lévő folyamatos vonal a komplex 300 000 bázispárnyi hosszát jelöli. Alul azt a három transzkripciós egységet jelöltük, amely a komplex három homeotikus fehérjéjét kódolja (a klasszikus „ kódoló” szakaszok a komplexnek kisebb részét teszik ki, a nyilak az átírás irányát mutatják)
1.16.
A híres négyszárnyú légy, amelynek három független mutációja a 3. torszelvénynek teljeskörű 2.-ká transzformálódását eredményezi
1.17.
Drosophila ektopikus szemekkel
1.18.
Az achete-scute komplex (AS-C) térképe. A nyilak azonosított mutációk helyét jelzik. Az üres fekvő oszlopok deléciókat jelölnek, a háromszögek inszerciós transzpozonmutánsokat. A T5, T4, T3, T1A átírt régiókat jelölnek. A nyilak az átírás irányát jelölik. A genetikai lókuszok nevét a zárójelben tüntettük fel: ac: achete, sc-a, sc-b: scute, l'sc: lethal of scute, ase: asense. B: A scute T4 gén kifejeződésének korlátozódása az epidermiszben egy sejtcsoportról egyetlen sejtre, amelynek osztódása 4 sejthez vezet, melyek egyike sem fejez ki T4-fehérjét
1.19.
Az organizátor régió egymástól távol eső fajokban messzemenő megegyezéseket mutat strukturálisan, funkcionálisan és molekuláris szinten is
1.20.
A homeotikus gének szerveződésének, tér-és időbeli kifejeződési mintázatának konzerváltsága Drosophilában és egérben. A HOM-C, az Antennapedia- és bithorax-komplexek összességét jelöli a Drosophila harmadik kromoszómáján. Az egér a HOM-C génjeinek megfelelő Hox génjei négy klaszterben – HoxA, HoxB, HoxC, HoxD – helyezkednek el. Az egymásnak homológia alapján megfelelő géneket azonos színezéssel jelöltük. Minden egyes egér Hox gén azonos irányban íródik át (az egyes géneknél az átíródás iránya 5'®3'). Az egyed szintjén minél előbbre fejeződik ki a gén, annál korábbi is annak kifejeződése. Egérnél bemutatjuk a gének kifejeződését a központi idegrendszerben és a szomitákban. Bizonyos kifejeződési domének átfednek. Gyakorta csakis az elülső kifejeződési határ éles
1.21.
A tüdő fejlődésének genetikai és funkcionális alapjai evolúciósan nagymértékben konzerváltak. A Drosophila és az emlősök légzőszervének fejlődésében oly fontos epitélium-kommunikáció részletbe menően hasonlóan zajlik. A Drosophila modellnek bizonyult egy eddig gerinces-specifikusnak tartott szerv tanulmányozásához. A Drosophilákkal közös őseink öröksége minden korábbi elképzelést meghaladóan meghatározza fejlődésünket és létünket. Az emlősök tüdejének esetében az FGF10, a BMP4 és a Sonic hedgehog gének kifejeződési mintázata a tüdő kialakulása során azok kritikus szerepe mellett szól
1.22.
Arabidopsis thaliana ap3-3 mutánsa
1.23.
Egyenlőtlen crossing-over
1.24.
Génduplikáció és cisz-regulátor elemek módosulása
1.25.
A cisz-regulátor elemek evolúciójának 4 módozata
1.26.
A bicoid fehérje kötőhelye különbözök a fajokban, amihez a fehérje „hozzáidomult”. A különböző fajok fehérjéje nem köt más fajok enhenszereihez tökéletesen. Piros hatszög: „klasszikus” TATA core-szekvencia, kék oválisok: különböző más core szekvenciák
1.27.
A toolkit expanziója és a morfológiai komplexitás evolúciója
1.28.
Párhuzamok a rovarok és gerincesek idegrendszerének korai fejlődésében
1.29.
Urbilateria helye a törzsfán és végtelen lehetőségeket kihasználó evolúciója
1.30.
Ősszájú és újszájú lárvák hasonlóságai
1.31.
Két gyökeresen eltérő végtagtípus - megdöbbentően hasonlító jelátviteli rendszerek szabályozása alatt
1.32.
Az Ubx génexpresszió anteriorális határának eltolódása ízeltlábúakban. Az Ubx (kékkel) és abd-A (lilával) proteinek kifejeződési doménjei a különböző ízeltlábú csoportok és onychophora/ karmos féreglábúak testtervei alatt láthatóak. Az expresszálódó Ubx protein anterior régiója minden csoportban más szegmensben található. Minden esetben ez a határoló régió egy morfológiai átmenetet jelez a szegmentált és a függelék állapot között. A kék és lila sávok a myriapodáknál /soklábúaknál és az onychophoránál az Ubx- és abd-A-ról kifejeződő domének összességét jelzik. A=abdominális G=genitális Mx=maxilláris L=láb Lab=labiális/ ajaki Op= opisthostomális T=thorakális Tr=törzs. Ubx expresszió tükrözi a maxillopedia fejlődését rákokban
1.33.
Az Ubx és abd-A proteinek expressziós doménjei a különböző rákcsoportok alatt kékkel ill. lilával vannak feltüntetve A legegyszerűbb rákok (Artemia, felül) a tor szegmenseiben mutatnak Ubx kifejeződést. Más rákok esetében, amelyek egy, két vagy három pár specializált maxillopediával rendelkeznek a tor elülső szelvényeiben (kisebb tori végtagként jelölve), határozottan hátrébb van az Ubx expresszió hátsó határa. A kék és lila sávok a Maxillopoda és Malacostraca alosztályokban az Ubx és abd-A expresszálódó doménjeinek összességét jelölik. Mx=maxilláris Lab=ajak T=thorakális
1.34.
Hox gének kifejeződési mintázatai ízeltlábúak fejében An= antenna Ch= csáprágó Ic=interkaláris Md=mandibula Mx=maxilla Mxp=maxillopedia L=láb Lab=ajak Oc=szem Op=ophistoszóma Pp=pedipalp T=tor
1.35.
A végtagok elhelyezkedése és a testtagolódás szempontjából fontos Hox gének kifejeződési mintázatai
1.36.
A Distal-less gén kifejeződése felnőtt állatban és embrióban
1.37.
A rovarok testfelépítésének változása
1.38.
Az Ubx kifejeződési szintje befolyásolja a szőrök megjelenését