Stien til de fem-pitchede

Stien til de fem-pitchede

Natalia Reznik
"Trinity Option" №12 (231), 20. juni, 2017

Natalia Reznik

Da hvirveldyrene begyndte at komme ud på landet, blev deres fænder til ben, og finnernes stråler blev fingre. De første tetrapoder (terrestriske hvirveldyr med fire lemmer) havde mange fingre, men så blev de fem, og siden da er fem poter karakteristiske for alle terrestriske hvirveldyr.

Årsagen til dette fænomen var indtil for nylig et mysterium, som eksperter fra Montreal Institute for Clinical Research, University of Montreal og McGill University (Canada), under ledelse af Dr. Marie Kmita, måtte have opslugt. Ifølge forskerne er den femfingrede som følge af en ændring i reguleringen af ​​genet Hoxa11 i embryonale lemmer knopper [1].

gener Noh – Transkriptionsfaktorer, der regulerer den embryonale udvikling af dyr. Der er flere dusin af disse gener, de er grupperet i fire komplekser: NohA, NohV, NohS og NohD. Klynger er involveret i dannelsen af ​​finner og poter. Noja og NohDherunder gener Noha11, Noha13 og Nohd13.

Imidlertid er der mellem fisk og tetrapoder to væsentlige forskelle. I terrestriske hvirveldyr Noh13 i ekstremitetsknopperne udtryktes meget mere aktivt end i finernes rudimenter. Derudover er der i tetrapoder (frøer, mus og fugle) generne Noh11 arbejde i den proximale del af nyrer i ekstremiteterne (tættere på kroppen) og Noh13 – i den distale, hvor fingrene skal danne [2]. Deres ekspressionszoner praktisk talt ikke overlapper hinanden. I mellemtiden har forskellige fisk med parede finner (hajer, paddlefish, danios) ikke sådan uenighed (figur 1).

Fig. 1. gener Noha11 og Noha13 sammen udtrykt i fins rudiments; i nyrerne af lemmerne af tetrapoder overlapper deres ekspressionsområder ikke (Leite-Castro et al., 2016, med en modifikation) ("TrV" nr. 12 (231), 06.20.2017) Fig. 1. gener Noha11 og Noha13 sammen udtrykt i fins rudiments; i nyrerne af lemmerne af tetrapoder overlapper deres ekspressionsområder ikke (Leite-Castro et al., 2016, med en ændring) ("TrV" No. 12 (231), 06/20/2017) "border = 0> Fig. 1. gener Noha11 og Noha13 sammen udtrykt i fins rudiments; i nyrerne af lemmer tetrapoder overlapper deres ekspressionsområder ikke (Leite-Castro et al., 2016, med modifikation)

Der er to hypoteser, der forklarer hvorfor Noha11 i den distale del af lemmen virker tetrapod ikke. Ifølge en af ​​dem undertrykkes genets aktivitet af proteiner. Noha13/Nohd13, som i dette område meget (fig. 2). Ifølge det andet udtryk Noha11 inhiberer antisense RNA, som binder til en gensekvens.

Fig. 2. Områder med genekspression Noha11 og Noha13 i nyrerne af en muslim (Kherdjemil et al., 2016) ("TrV" No. 12 (231), 06/20/2017) "border = 0>Fig. 2. Områder med genekspression Noha11 og Noha13 i nyrerne af en muslim (Kherdjemil et al., 2016)

Canadiske forskere har antydet, at det er gensidigt udelukkende udtryk Noha11og Noha13 i leddets rudimenter førte tetrapoder til dannelsen af ​​en fembladet. De beviste det ved hjælp af talrige transgene mus, og det var det billede de fik som følge heraf.

Noha11 består af to kodende sektioner (exoner) adskilt af et intron-ikke-kodende DNA. I den første exon Noha11 og syntesen af ​​antisense RNA. Disse molekyler binder til den kodende del af et gen, der faktisk blokkerer dets læsning og proteinsyntese (figur 3). Antisense RNA Noha11 findes kun i den distale del af nyren, falder området for deres tilstedeværelse sammen med området "stilhed" af genet.

Fig. 3. Arbejdsregulering Noha11. Nox13 / Hohd13 proteinerne interagerer med en forstærker placeret i intronen og initierer transkriptionen af ​​antisense RNA, som blokerer genekspression.Tallene angiver exoner ("TrV" nr. 12 (231), 06/20/2017) ') "> Fig. 3. Arbejdsregulering Noha11. Nox13 / Hohd13 proteinerne interagerer med en forstærker placeret i intronen og initierer transkriptionen af ​​antisense RNA, som blokerer genekspression. Tallene angiver exoner ("TrV" nr. 12 (231), 06.20.2017) "border = 0> Fig. 3. Arbejdsregulering Noha11. Nox13 / Hohd13 proteinerne interagerer med en forstærker placeret i intronen og initierer transkriptionen af ​​antisense RNA, som blokerer genekspression. Numre udpeget exoner

Transkription af antisense RNA initieres af Nox13 / Hoxd13 proteinerne, som aktivt syntetiseres i den distale region af det fremtidige lem. De interagerer med et bestemt område – forstærkeren, som er placeret i intronen Noha11. Forstærkeren starter igen syntesen af ​​antisense RNA.

Således kombinerede canadiske forskere begge hypoteser: Hox13-proteinet regulerer syntesen af ​​et antisensmolekyle og genekspression. Noha11. I mutante mus Noh13, antisense-RNA'er dannes ikke og genet Noha11 arbejder i fingreformens zone. Det samme billede observeres, når gener Noh13 okay godt Noha11 uden forstærker. I begge tilfælde udvikler mutante mus polydactyly, og op til syv fingre dannes på poten (figur 4).

Fig. 4. I mus på fødder af fem fingre (til venstre), men hvis genet Noha11 aktiv i den distale del af det fremtidige lem, når antallet af fingre syvtil højre). Kherdjemil et al., 2016, med modifikationen ("TrV" nr. 12 (231), 06.20.2017) ') "> Fig. 4. I mus på fødder af fem fingre (til venstre), men hvis genet Noha11 aktiv i den distale del af det fremtidige lem, når antallet af fingre syvtil højre). Kherdjemil et al., 2016, med modifikationen ("TrV" nr. 12 (231), 06.20.2017) "border = 0> Fig. 4. I mus på fødder af fem fingre (til venstre), men hvis genet Noha11 aktiv i den distale del af det fremtidige lem, når antallet af fingre syvtil højre). Kherdjemil et al., 2016, med modifikation

Fisk har ikke antisense RNA Noha11heller ikke forstærkere. Denne metode til regulering af aktivitet Noha11 dukkede op i de første tetrapoder, mens i moderne er forstærkersekvensen meget konservativ. Fremkomsten af ​​forstærkeren førte til et gensidigt eksklusivt udtryk Noha11 og Noha13 og dannelsen af ​​en femfingret.


1. Kherdjemil Y., Lalonde R. L., Sheth R., Dumouchel A., de Martino G., Pineault K. M., Wellik D. M., Stadler H. S., Akimenko M. A., Kmita M. Evolution of Hoxa11 regulering hos hvirveldyr er at angive pentadactyl tilstand // natur. 2016. 539. 89-92. DOI: 10.1038 / nature19813
2. Leite-Castro J., Beviano V., Rodrigues P. N., Freitas R. HoxA Genes og Fin-to-Limb Transition in Vertebrates // J. Dev. Biol. 2016, 4, 10; DOI: 0,3390 / jdb4010010


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: