Контроль роста и дифференцировки клеток эмбриона - кратко с точки зрения эмбриологии
А. Регуляция роста путем индукции
А. Контроль роста и дифференцировки:
1. Происхождение и взаимодействие клеток. В эмбриональном развитии клетки проходят фазу пролиферации, давая начало различно детерминированным клеткам. В конечном счете детерминированные клетки выходят из клеточного цикла, чтобы начать окончательную дифференцировку.
В этом процессе последовательно ограничивается потенциал развития изначально плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток (ES). В окончательно дифференцированных клетках активны только структурные гены, характерные для определенного типа клеток.
Простое объяснение этого процесса развития было бы предположением о внутренних часах в клеточном геноме. После фиксированного количества митозов предопределенный набор генов был бы активирован в дочерних клетках. Однако такие внутренние часы не существуют. Пошаговая спецификация генома управляется клеточными взаимодействиями между дочерними клетками через факторы роста и молекулы клеточной адгезии (МКА) — механизм, известный как индукция.
2. Генная регуляция путем индукции. В общем, оба фактора роста и МКА (которые могут вызвать индукцию через прямой контакт клеток) связаны с сопряженными рецепторами тирозин-киназы на клеточной мембране. Они приводят к трем результатам: 1) Стимуляция пролиферации. Они отменяют эндогенное прекращение клеточного цикла. 2) Необратимая спецификация генома (детерминация).
Потенциально активируемая генетическая информация в эмбриональных клетках последовательно и безвозвратно ограничена набором характерных генов для дифференцированной клетки. Это происходит с помощью активации регуляторных генов (например, Нох-кластера). Способ активации передается дочерним клеткам. Окончательно инактивированные области ДНК (гетерохроматин) могут быть метилированы в цитидиновых остатках. 3) Индукция МКА и факторов роста для следующего уровня детерминации.
В специальном случае синцитиальной бластодермы дрозофилы факторы транскрипции, закодированные регуляторными генами, создают градиенты распространения, которые непосредственно включают регуляторные гены следующей стадии. После формирования клеточных границ у дрозофилы и у эмбрионов позвоночных последующие шаги в развитии вызваны активацией генов для МКА и для факторов роста, которые действуют через клеточную мембрану. Например, в первичном узелке мыши активен узелковый ген, который кодирует фактор индукции TGF типа β.
Узелковый ген принадлежит к большому семейству генов, которое включает активин, АМН, BMP («костный морфогенетический белок» или фактор, индуцирующий костную ткань) и другие белки.
В дифференцированной клетке, в отличие от эмбриональной клетки, клеточный цикл выключен. Ее функциональное состояние регулируется гормонами через реверсивную активацию определенных структурных генов. Остающийся геном безвозвратно инактивирован.
