Генетический контроль эмбриогенеза

Молекулярно - генетические процессы, определяющие течение эмбриогенеза, начинаются в

А

Б

Рис. 2.8. Этапы формирования провизорных органов у человека. А – желточный мешок, хорион, амнион; Б – плацента.

презиготном периоде. Основу этого процесса составляет реализация наследственной информации, полученной от родителей, и влияние факторов среды. Для всех многоклеточных организмов характерна общая схема, состоящая из трех этапов: информация для индукции и репрессии генов онтогенеза, информация от генов, информация от белков.

На первом этапе гены, регулирующие процесс онтогенеза, получают информацию от соседних клеток, от гормонов и др. факторов. На втором этапе информация от генов, транскрибируется и транслируется в виде белков, регулирующих миграцию клеток, метаболизм, структурные функции и т.д. На третьем этапе поступает информация от указанных белков для формирования тканей и органов.

В овогенезе, в период роста происходит усиленный синтез р-РНК, рибосом, и-РНК, которые понадобятся в начальном периоде эмбриогенеза (чтобы не зависеть от условий окружающей среды). Запасы и-РНК в яйцеклетке пополняются молекулами РНК, проникающими и из клеток яичника. Поэтому после оплодотворения, период дробления регулируется полностью информацией, полученной запасами РНК рибосом в яйцеклетке (сперматозоид не имеет рибосом), а материнский и отцовский геномы в этом периоде полностью подавлены. Образующиеся бластомеры равнонаследственны, т.е. в результате дробления происходит мультипликация генома и образуются много клеток с одинаковой наследственной информацией. Это явление называется тотипотентностью бластомеров. Благодаря свойству тотипотентности от каждого бластомера, если их разъединить, может развиться отдельный организм (например, у тритона тотипотентность сохраняется до стадии 16 бластомеров, у человека тотипотентность сохраняется до стадии 7 бластомеров). Затем начинается дифференцировка. Дифференцировка- это формирование разных структур зародыша из относительно однородного материала.

Этапы дифференцировки:

1. первопричиной дифференцировки клеток является химическая разнородность цитоплазмы яйцеклетки (овоплазматическая сегрегация), которая усиливается после оплодотворения;

2. химическая разнородность цитоплазмы переходит в разнородность цитоплазмы бластомер, поэтому в разных бластомерах имеются разные индукторы;

3. разные индукторы включают в работу разные транскриптоны;

4. синтезируются разные белки, в том числе, ферменты;

5. клетки приобретают морфологическую разнородность, а разные клетки образуют разные ткани.

Главный механизм дифференцировки - блокировка и активация разных генов на каждом этапе онтогенеза и альтернативный сплайсинг.

В ядрах дифференцированных клеток большинство генов репрессированы, причем в разных тканях и органах активно работают разное число структурных генов. Их можно подразделить на 3 группы:

1. гены, функционирующие во всех клетках организма (синтез ферментов энергетического обмена, гистонов...) - "гены домашнего хозяйства"

2. гены, функционирующие только в тканях одного типа (синтез миозина в мышечной ткани)

3. гены специализированных клеток на узкие функции (синтез гемоглобина в эритроцитах) - "гены роскоши".