发育生物学发育的分子基础ppt课件.ppt

第四章果蝇胚胎早期发育的分子基础一、果蝇胚胎发育概况二、胚胎躯体轴线的建立由母体基因决定1.A－P轴线由三类母体基因控制：突变鉴定anteriorclass,posteriorclass,terminalclass.52.Bicoid基因提供A－P轴线形态素梯度BicoidmRNA和蛋白质的分布3.Nanos和Caudal蛋白梯度控制后区结构Nanos控制hunchbackmRNA翻译的机制A－P轴线形成模式4.卵膜表面受体的激活决定胚胎AP轴的两个端点5.卵膜中的母体蛋白决定胚胎D－V极性Dorsal蛋白的V－D浓度梯度的形成6.卵发生过程中母体基因产物的合成及分布卵子发生过程中某些基因特异性表达卵母细胞A－P极性的确定在受精前腹部的卵泡细胞合成Pipe、Windbeutel、Nudel，定位在腹部卵外膜上，受精后经一系列反应，最终使卵周质腹部区的Dorsal蛋白释放进入核中，启动腹部特异性基因的表达。三、受精后合子基因的表达1.Dorsal激活腹部合子基因、抑制背部基因Dorsal预置中胚层twist和snail中胚层特异性基因预置腹部外胚层rhomboidVentralizedembryos:snail和twist基因在所有细胞中都表达，而dpp、 tolloid、zerknullt在所有细胞中都不表达。Dorsalizedembryos:基因表达状态与ventralizedembryos中相反。2.背部命运决定于Decapentaplegic(dpp)dpp编码信号蛋白，给胚胎大量注射dppmRNA导致外胚层全部发育为羊浆膜，一定的高浓度dpp使腹部外胚层命运改变为背部外胚层命运。Dpp浓度梯度形成机制如下图：3.Gap基因的表达使胚胎沿AP轴线区域化Gap基因是指那些在受精后最早沿AP轴线呈区域性表达的合子基因。Gap基因的表达特定：(1).都编码转录因子；(2).都在多核胚期开始表达；(3).其产物的半衰期一般较短，仅数分钟，因而它们的扩散距离较短；(4).其表达局限在一定的区域，其突变会导致胚胎在该区域及附近区域的缺失。22GAP基因突变体母体bicoid蛋白激活合子hunchback的表达，hunchback蛋白再为其它Gap基因的表达提供位置信息转基因实验证明hunchback合子基因的表达区域一定浓度的hunchback蛋白激活kuppel基因的表达，而高浓度的hunchback则对后者起抑制作用。四、Pair-rule基因的表达界定胚胎的类体节类体节与体节的关系及其发育命运类体节的边界由pair-rule基因活性决定。它们的表达特点包括：(1).每个基因只在半数类体节中表达，如even-skipped在奇数类体节(1、3、5、7、9、11、13)中表达，而fushitarazu在偶数类体节中表达。表达横纹一般只有3个细胞宽。(2).绝大多数编码转录因子，表达开始于胚胎细胞化前夕。Pair-rule基因的突变导致胚胎缺失相应的区域2.PAIR-RULE基因的不同表达横纹由不同的调控区控制Pair-rule基因的每个表达横纹由一组Gap转录因子控制33五、体节极性基因(segmentpolaritygenes)与细胞谱系的建立Engrailed是确定类体节和体节边界的关键基因，它在每个类体节的前部表达，占居一行细胞，从而确定了类体节的前部边界。体节出现后，它在每个体节的后部表达，将一个体节分成前后两个区域，两个区域内的细胞不发生交换，各自有不同的发育命运。36Engrailed的表达受高浓度fushitarazu和even-skipped的激活体节边界的维持机制：pair-rule基因的表达时间较短，不足以维持体节极性基因的长期表达，后者必须依赖于另外的机制。高浓度eve或ftz激活eng基因，不表达eve和ftz的区域表达wingless，其后Eng和Wingless间的互作使二者的表达都得以维持，从而使体节边界得到巩固。体节内细胞命运的确定六、不同体节的发育命运决定于homeoticselectorgenes41Ultrabithorax缺失后，第三胸节(T3)的平衡棒会象T2一样长出一对翅膀如果使原来只在T1表达的Antennapedia也在头部表达，则头窝中长出的不是触角而是腿。Homeoticselectorgenes的表达调控Bithorax基因的发育控制区的鉴定Homeoticselectorgenes表达的长程调控哺乳动物的HOX基因