Cum poate fi afectată morfogeneza prin expresia genică

Reglarea expresiei genelor joacă un rol vital în morfogeneza prin controlul mecanismelor celulare ale diviziunii celulare și specializării celulare. Mai mult, comportamentul celular, cum ar fi migrația celulară, proprietățile celulare, cum ar fi adeziunea celulară, precum și apoptoza, sunt, de asemenea, controlate prin reglarea exprimării genelor, promovând morfogeneza.

Morfogeneza este procesul biologic prin care organismul își dezvoltă forma. Acesta este condus de diverse procese celulare și de dezvoltare, cum ar fi diviziunea celulară, specializarea celulelor, apoptoza, migrarea celulelor și adeziunea celulară. Deoarece acest proces controlează distribuția specială a unui organism, morfogeneza apare în principal în timpul dezvoltării embrionare. Sunt moleculele responsabile pentru morfogeneza morphogens. Acestea sunt factori de creștere secretați care induc mai multe căi de semnalizare intracelulare. Gradientul de concentrație al morfogienilor determină soarta celulei. Soarta celulei este determinată prin interacțiunile morfogenei cu ADN-ul celular la diferite niveluri.  Schema genetică sau genomul organismului respectiv și a mediului sunt doi factori implicați în determinarea morfogenezei unei entități particulare.

Domenii cheie acoperite

1. Ce este Morphogenesis
      - Definiție, rol, morfogene
2. Cum poate fi afectată morfogeneza prin expresia genică
     - Reglarea expresiei genetice prin morfogene

Termeni cheie: Gradient de concentrare, morfogeneză, morfogene, reglarea expresiei genetice, căi de semnalizare

Ce este Morphogenesis

Morfogeneza este procesul de dezvoltare embrionară prin care organismul, organul sau țesutul își dezvoltă forma. Apare prin diverse procese celulare, cum ar fi diviziunea celulară, specializarea celulară, migrarea celulelor, adeziunea celulară și apoptoza. Este implicată și în organizarea celulelor în timpul stadiului adult. Apare și în organismele unicelulare. Morfogeneza în plante apare în principal prin creșterea diferențială. În general, plantele conțin țesuturi morfogenetice permanente ale căror potențial morfogenetic depinde de mediu. Morfogeneza este indusă prin trimiterea de molecule de semnalizare cunoscute sub numele de morphogens produse de celule specializate, adiacente celulelor generice.  

Cum poate fi afectată morfogeneza prin expresia genică

Morfogienii sunt moleculele responsabile de morfogeneză. Sunt solubili în apă, factori de creștere care aduc efectul lor prin inducerea căilor de semnalizare. Unele căi de semnalizare sunt polaritatea plană a celulelor (PCP, semnalizare cu crestătură, fără arme (WNT), arici sonic (SHH), proteine ​​morfogenetice osoase (BMP), căi de acid retinoic (RA) și factori de creștere a fibroblastelor (FGF). morfogene determină soarta celulei.Aceste căi de semnalizare activează în cele din urmă factorii de transcripție care modifică expresia genei. Reglarea expresiei genei prin cascade de semnalizare celulară este prezentată în figura 1.

Figura 1: Reglarea expresiei genei prin cascade de semnalizare celulară

Ca un exemplu, calea FGF stimulează moleculele de semnalizare, cum ar fi ERK, care reglează expresia genelor atât la niveluri transcripționale cât și posttranslaționale. Calea FGF este un tip de cale de semnalizare a receptorului tirozin kinazei intracelulare, care activează după legarea la factorii de creștere, hormoni și citokine. Reglarea exprimării genei prin calea FGF este prezentată în figura 2.

Figura 2: Calea FGF

Prin urmare, rețelele de reglare genetică guvernează expresia genelor, reglând nivelurile de ARNm și proteine ​​într-o celulă, prin diferite tipuri de regulatori moleculari care interacționează unul cu celălalt. Reglarea expresiei genelor joacă un rol vital în morfogeneza prin controlul mecanismelor celulare ale diviziunii și specializării celulare. Mai mult, comportamentul celular, cum ar fi migrația celulară, proprietățile celulare, cum ar fi aderența celulară, precum și apoptoza, sunt, de asemenea, controlate prin reglarea exprimării genelor, promovând morfogeneza. Prin urmare, concentrațiile mai mari de morfogeni determină un nivel ridicat al reglării expresiei genelor, în timp ce concentrațiile mai scăzute de morfogeni determină un nivel scăzut al exprimării genelor.

Concluzie

Morfogeneza este procesul biologic prin care se determină forma unui animal sau a unei plante. Morfogienii sunt moleculele de semnalizare extracelulare produse de celulele adiacente pentru a promova morfogeneza celulelor generice prin reglarea exprimării genelor în timpul morfogeogenezei.

Referinţă:

1. Basson, Albert. Semnalarea diferențierii celulare și a morfogenezei. Cold Spring Harbor Perspective în biologie, Disponibil aici.

Datorită fotografiei:

1. "Rețeaua de Reglementare a Genelor" (Domeniul Public) prin Wikimedia
2. "FGF Pathway tm" de Tylermiyawaki - munca proprie (CC BY-SA 4.0) prin Wikimedia Commons