معلومة

دور هيئات المعالجة في تنمية الثدييات

دور هيئات المعالجة في تنمية الثدييات



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أقوم حاليًا بكتابة مقترح مشروع للقبول بالجامعة فيما يتعلق بالمدة التي يلزم فيها الأمهات الرنا المرسال لتنمية الثدييات. حتى الآن ، تحتوي جميع الأدبيات التي قرأتها على بيانات حول الأجسام P أثناء تكوين البويضات: -
1) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22918798/
2) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2785738/
سيكون من المفيد جدًا إذا كان بإمكان أي شخص توفير رابط لمقالات البحث التي تظهر الأجسام p أثناء التطور الجنيني في الثدييات.


تكوين الأعضاء

يؤدي الجضم إلى تكوين الطبقات الجرثومية الثلاث التي تنشأ أثناء التطور الإضافي للأعضاء المختلفة في جسم الحيوان. هذه العملية تسمى تكوين الأعضاء.

تتطور الأعضاء من طبقات الجراثيم من خلال عملية التمايز. أثناء التمايز ، تعبر الخلايا الجذعية الجنينية عن مجموعات محددة من الجينات التي ستحدد نوع الخلية النهائي. على سبيل المثال ، فإن بعض الخلايا في الأديم الظاهر تعبر عن الجينات الخاصة بخلايا الجلد. نتيجة لذلك ، ستأخذ هذه الخلايا شكل وخصائص خلايا البشرة. يتم تنظيم عملية التمايز من خلال إشارات كيميائية خاصة بالموقع من البيئة الجنينية للخلية والتي تحدد سلسلة من الأحداث التي تنظم التعبير الجيني.


43.6 الإخصاب والتطور الجنيني المبكر

إن العملية التي يتطور فيها الكائن الحي من زيجوت وحيدة الخلية إلى كائن متعدد الخلايا معقدة ومنظمة بشكل جيد. تعد المراحل المبكرة من التطور الجنيني ضرورية أيضًا لضمان لياقة الكائن الحي.

التخصيب

الإخصاب ، كما هو موضح في الشكل 43.23أ هي العملية التي تندمج فيها الأمشاج (البويضة والحيوانات المنوية) لتكوين زيجوت. تحتوي كل من البويضة والحيوانات المنوية على مجموعة واحدة من الكروموسومات. للتأكد من أن النسل يحتوي فقط على مجموعة ثنائية الصبغيات كاملة من الكروموسومات ، يجب أن يندمج حيوان منوي واحد مع بويضة واحدة فقط. في الثدييات ، تتم حماية البويضة بطبقة من مصفوفة خارج الخلية تتكون أساسًا من بروتينات سكرية تسمى المنطقة الشفافة. عندما يرتبط الحيوان المنوي بالمنطقة الشفافة ، تحدث سلسلة من الأحداث البيوكيميائية ، تسمى التفاعلات الأكروسومية. في الثدييات المشيمية ، يحتوي الأكروسوم على إنزيمات هضمية تبدأ في تحلل مصفوفة البروتين السكري التي تحمي البويضة وتسمح لغشاء بلازما الحيوانات المنوية بالاندماج مع غشاء بلازما البيض ، كما هو موضح في الشكل 43.23ب. يخلق اندماج هذين الغشاءين فتحة يتم من خلالها نقل نواة الحيوانات المنوية إلى البويضة. تتفكك الأغشية النووية للبويضة والحيوانات المنوية ويتكثف الجينومان الأحاديان لتشكيل جينوم ثنائي الصبغة.

للتأكد من عدم إخصاب أكثر من حيوان منوي واحد للبويضة ، بمجرد حدوث التفاعلات الجدية في مكان واحد من غشاء البويضة ، تطلق البويضة بروتينات في مواقع أخرى لمنع الحيوانات المنوية الأخرى من الاندماج مع البويضة. إذا فشلت هذه الآلية ، يمكن أن تندمج عدة حيوانات منوية مع البويضة ، مما يؤدي إلى تعدد الحيوانات المنوية. الجنين الناتج غير قابل للحياة وراثيا ويموت في غضون أيام قليلة.

مرحلة الانقسام والانقسام

يبدأ تطور الكائنات متعددة الخلايا من الزيجوت أحادي الخلية ، والذي يخضع لانقسام خلوي سريع لتشكيل الأريمة. تسمى الجولات السريعة والمتعددة لانقسام الخلايا بالانقسام. الانقسام موضح في (الشكل 43.24أ). بعد أن ينتج الانقسام أكثر من 100 خلية ، يُطلق على الجنين اسم بلاستولا. عادةً ما تكون الأريمة عبارة عن طبقة كروية من الخلايا (الأديم الأرومي) تحيط بتجويف مملوء بالسائل أو مملوء بالصفار (الجوف الأريمي). تشكل الثدييات في هذه المرحلة بنية تسمى الكيسة الأريمية ، تتميز بكتلة خلوية داخلية تختلف عن الأريمة المحيطة بها ، كما هو موضح في الشكل 43.24ب. أثناء الانقسام ، تنقسم الخلايا دون زيادة في الكتلة ، أي أن زيجوت كبير ووحيد الخلية ينقسم إلى عدة خلايا أصغر. كل خلية داخل الأريمة تسمى قسيم أرومي.

يمكن أن يحدث الانقسام بطريقتين: الانقسام الحلقي (الكلي) أو الانقسام العضلي (الجزئي). يعتمد نوع الانقسام على كمية الصفار في البيض. في الثدييات المشيمية (بما في ذلك البشر) حيث يتم توفير الغذاء من قبل جسم الأم ، يحتوي البيض على كمية صغيرة جدًا من صفار البيض ويخضع لانقسام هولوبلاستيك. تخضع الأنواع الأخرى ، مثل الطيور ، التي تحتوي على الكثير من صفار البيض لتغذية الجنين أثناء النمو ، للانقسام الخبيث.

في الثدييات ، تشكل الأريمية الكيسة الأريمية في المرحلة التالية من التطور. هنا ترتب الخلايا في بلاستولا نفسها في طبقتين: كتلة الخلية الداخلية وطبقة خارجية تسمى الأرومة الغاذية. تُعرف كتلة الخلايا الداخلية أيضًا باسم الأرومة الجنينية وستستمر هذه الكتلة من الخلايا في تكوين الجنين. في هذه المرحلة من التطور ، كما هو موضح في الشكل 43.25 ، تتكون كتلة الخلية الداخلية من خلايا جذعية جنينية تتمايز إلى أنواع الخلايا المختلفة التي يحتاجها الكائن الحي. ستساهم الأرومة الغاذية في المشيمة وتغذي الجنين.

ارتباط بالتعلم

قم بزيارة مشروع Virtual Human Embryo في موقع Endowment for Human Development للخطوة من خلال برنامج تفاعلي يعرض مراحل تطور الجنين ، بما في ذلك الصور المجهرية والصور الدوارة ثلاثية الأبعاد.

الجضم

الأريمة النموذجية هي كرة من الخلايا. المرحلة التالية في التطور الجنيني هي تشكيل خطة الجسم. الخلايا في الأريمة تعيد ترتيب نفسها مكانيًا لتشكيل ثلاث طبقات من الخلايا. هذه العملية تسمى المعدة. أثناء المعدة ، تنثني الأريمة على نفسها لتشكل طبقات الخلايا الثلاث. تسمى كل طبقة من هذه الطبقات بطبقة جرثومية وتختلف كل طبقة جرثومية إلى أنظمة أعضاء مختلفة.

طبقات الجراثيم الثلاث الموضحة في الشكل 43.26 هي الأديم الباطن والأديم الظاهر والأديم المتوسط. يؤدي الأديم الظاهر إلى ظهور الجهاز العصبي والبشرة. ينتج الأديم المتوسط ​​خلايا العضلات والأنسجة الضامة في الجسم. يؤدي الأديم الباطن إلى ظهور خلايا عمودية موجودة في الجهاز الهضمي والعديد من الأعضاء الداخلية.

اتصال يومي

هل الأطفال المصممون في مستقبلنا؟

إذا كان بإمكانك منع طفلك من الإصابة بمرض وراثي مدمر ، فهل ستفعل ذلك؟ هل ستختار جنس طفلك أو تختاره حسب جاذبيته أو قوته أو ذكائه؟ إلى أي مدى ستذهب لتعظيم إمكانية مقاومة المرض؟ الهندسة الوراثية لطفل بشري ، إنتاج "أطفال مصممين" بخصائص نمطية مرغوبة ، كان ذات يوم موضوعًا يقتصر على الخيال العلمي. لم يعد هذا هو الحال: الخيال العلمي يتداخل الآن مع حقيقة علمية. تتوفر بالفعل العديد من الخيارات المظهرية للنسل ، مع احتمال وجود العديد منها في المستقبل غير البعيد. ما هي السمات التي يجب اختيارها وكيفية اختيارها هي موضوعات كثيرة الجدل داخل المجتمع الطبي في جميع أنحاء العالم. الخط الأخلاقي والأخلاقي ليس دائمًا واضحًا أو متفقًا عليه ، ويخشى البعض من أن تقنيات الإنجاب الحديثة يمكن أن تؤدي إلى شكل جديد من تحسين النسل.

علم تحسين النسل هو استخدام المعلومات والتكنولوجيا من مجموعة متنوعة من المصادر لتحسين التركيب الجيني للجنس البشري. كان الهدف المتمثل في خلق بشر متفوقين وراثيًا سائدًا (على الرغم من أنه مثير للجدل) في العديد من البلدان خلال أوائل القرن العشرين ، ولكن ساءت سمعته عندما طورت ألمانيا النازية برنامجًا واسعًا لتحسين النسل في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين. كجزء من برنامجهم ، عقم النازيون بالقوة مئات الآلاف ممن يسمون "غير لائقين" وقتلوا عشرات الآلاف من الأشخاص المعاقين مؤسسياً كجزء من برنامج منهجي لتطوير جنس متفوق وراثيًا من الألمان يُعرف بالآريين. منذ ذلك الحين ، لم يتم التعبير عن أفكار تحسين النسل علنًا ، ولكن لا يزال هناك من يروج لها.

بذلت جهود في الماضي للسيطرة على سمات الأطفال الذين يستخدمون الحيوانات المنوية المتبرع بها من الرجال ذوي الصفات المرغوبة. في الواقع ، أنشأ عالم تحسين النسل روبرت كلارك جراهام بنكًا للحيوانات المنوية في عام 1980 شمل عينات حصريًا من متبرعين يتمتعون بمعدلات ذكاء عالية. فشل بنك الحيوانات المنوية "العبقري" في جذب انتباه الجمهور وأغلقت العملية في عام 1999.

في الآونة الأخيرة ، تم تطوير الإجراء المعروف باسم التشخيص الجيني قبل الولادة (PGD). يتضمن التشخيص الوراثي قبل الزرع فحص الأجنة البشرية كجزء من عملية في المختبر الإخصاب ، حيث يتم حمل الأجنة وتنمو خارج جسم الأم لفترة من الوقت قبل أن يتم زرعها. يشير مصطلح التشخيص الوراثي قبل الزرع عادة إلى التشخيص والاختيار وزرع الأجنة المختارة.

في أقل استخدام مثير للجدل لـ PGD ، يتم اختبار الأجنة بحثًا عن وجود الأليلات التي تسبب أمراضًا وراثية مثل مرض الخلايا المنجلية والحثل العضلي والهيموفيليا ، حيث تم تحديد أليل واحد أو زوج من الأليلات المسببة للمرض. من خلال استبعاد الأجنة المحتوية على هذه الأليلات من الانغراس في الأم ، يتم منع المرض ، ويتم التبرع بالأجنة غير المستخدمة للعلم أو يتم التخلص منها. هناك عدد قليل نسبيًا في المجتمع الطبي في جميع أنحاء العالم يشكك في أخلاقيات هذا النوع من الإجراءات ، والذي يسمح للأفراد الخائفين من إنجاب الأطفال بسبب الأليلات التي يحملونها للقيام بذلك بنجاح. القيد الرئيسي لهذا الإجراء هو نفقته. لا يغطيها التأمين الطبي عادة وبالتالي بعيد المنال ماليًا لمعظم الأزواج ، تستخدم نسبة صغيرة جدًا فقط من جميع المواليد الأحياء مثل هذه المنهجيات المعقدة. ومع ذلك ، حتى في مثل هذه الحالات حيث قد تبدو القضايا الأخلاقية واضحة المعالم ، لا يتفق الجميع مع أخلاقيات هذه الأنواع من الإجراءات. على سبيل المثال ، بالنسبة لأولئك الذين يتخذون الموقف القائل بأن حياة الإنسان تبدأ عند الحمل ، فإن التخلص من الأجنة غير المستخدمة ، نتيجة ضرورية لـ PGD ، أمر غير مقبول تحت أي ظرف من الظروف.

يوجد موقف أخلاقي أكثر ضبابية في اختيار جنس الطفل ، والذي يؤديه بسهولة التشخيص الوراثي قبل الزرع. في الوقت الحالي ، حظرت دول مثل بريطانيا العظمى اختيار جنس الطفل لأسباب أخرى غير الوقاية من الأمراض المرتبطة بالجنس. تسمح بلدان أخرى بإجراء "التوازن الأسري" ، بناءً على رغبة بعض الآباء في إنجاب طفل واحد على الأقل من كل جنس. لا يزال البعض الآخر ، بما في ذلك الولايات المتحدة ، قد اتخذ نهجًا متقطعًا لتنظيم هذه الممارسات ، وترك الأمر للطبيب الممارس الفردي لتقرير الممارسات المقبولة وغير المقبولة.

حتى أن الحالات الأكثر ضبابية هي حالات نادرة لآباء معاقين ، مثل أولئك الذين يعانون من الصمم أو التقزم ، الذين يختارون الأجنة عن طريق التشخيص الوراثي قبل الزرع للتأكد من أنهم يشاركون إعاقتهم. عادة ما يستشهد هؤلاء الآباء بالعديد من الجوانب الإيجابية لإعاقاتهم والثقافة المرتبطة بها كأسباب لاختيارهم ، والتي يرون أنها حقهم الأخلاقي. بالنسبة للآخرين ، التسبب عن قصد في إعاقة في طفل ينتهك المبدأ الطبي الأساسي primum non nocere ، "أولا ، لا تؤذي". يوضح هذا الإجراء ، على الرغم من أنه ليس غير قانوني في معظم البلدان ، مدى تعقيد القضايا الأخلاقية المرتبطة باختيار السمات الوراثية في النسل.

إلى أين يمكن أن تقود هذه العملية؟ هل ستصبح هذه التكنولوجيا ميسورة التكلفة وكيف يجب استخدامها؟ مع قدرة التكنولوجيا على التقدم بسرعة وبشكل غير متوقع ، قد يؤدي عدم وجود إرشادات محددة لاستخدام تقنيات التكاثر قبل ظهورها إلى صعوبة مواكبة المشرعين للمواكبة بمجرد إدراكها في الواقع ، بافتراض أن العملية تحتاج إلى أي تنظيم حكومي على الإطلاق . يجادل علماء أخلاقيات بيولوجيا آخرون بأنه يجب علينا التعامل فقط مع التقنيات الموجودة الآن ، وليس في مستقبل غير مؤكد. وهم يجادلون بأن هذه الأنواع من الإجراءات ستكون دائمًا باهظة الثمن ونادرة ، لذا فإن المخاوف من تحسين النسل والسباقات "الرئيسية" لا أساس لها من الصحة ومبالغ فيها. يستمر الجدل.


دور الهيئات المعالجة في تنمية الثدييات - علم الأحياء

بعد عقود من لعب دور الكمان الثاني ، اكتسب الحمض النووي الريبي الآن دوره المنشود في جميع جوانب البحث البيولوجي.

حدد التنميط النسخي السمات الرئيسية الفريدة لشبكية العين ، بما في ذلك الحمض النووي الريبي غير المشفر التي من المحتمل أن تكون مرتبطة بكل من أمراض النمو والأمراض.

التضفير البديل هو السمة المميزة للنسخ النصية لتطور شبكية العين في الثدييات ، وخاصة المستقبلات الضوئية. ما لا يقل عن 50 ٪ من الجينات المعبر عنها في شبكية العين تظهر بنية متغيرة مقارنة بالمرجع.

توفر الخلايا العصبية المتنوعة والمميزة وظيفيًا في شبكية العين نموذجًا فريدًا لتشريح وظيفة جزيئات الحمض النووي الريبي المتميزة في العمليات البيولوجية وتقييم النماذج العلاجية الجديدة.

لعقود من الزمن ، خدم الحمض النووي الريبي (RNA) في دور داعم بين الناقل الجيني (DNA) والجزيئات الوظيفية (البروتينات). لقد حان الوقت أخيرًا لأن يحتل الحمض النووي الريبي مركز الصدارة في جميع جوانب علم الأحياء. توفر شبكية العين فرصة فريدة لتشريح الأسس الجزيئية للتنوع العصبي والمرض. كشفت ملفات تعريف النسخ لشبكية العين وأنواع الخلايا المقيمة فيها عن ميزات فريدة لمناظر الحمض النووي الريبي. دفع اكتشاف جزيئات الحمض النووي الريبي المتميزة والاعتراف بأن معالجة الحمض النووي الريبي هي سبب رئيسي للتنكس العصبي في شبكية العين إلى تصميم مؤشرات حيوية ونماذج علاجية جديدة. نستعرض هنا بيولوجيا الحمض النووي الريبي من حيث صلتها بشبكية العين ، مع التركيز على طرق جديدة للتحقيقات في التطور والمرض.


دور الهيئات المعالجة في تنمية الثدييات - علم الأحياء

يؤدي الإخصاب إلى إعادة البرمجة اللاجينومية الجذرية التي تحول الأمشاج المتمايزة بالكامل إلى أجنة كاملة القدرة.

تظهر الأجنة المبكرة الإبيجينومات غير الكنسية مقارنة بالخلايا الجسدية والخلايا الجذعية الجنينية.

تضمن الوراثة الخاصة بالأليل والموضع ومحو معلومات الوراثة اللاجينية الأبوية انتقالًا ناجحًا من الوالدين إلى الأجنة المبكرة.

يعد التأسيس اللاحق للإيجينوم اللاقحي المناسب أمرًا ضروريًا للتكوين الجنيني.

تتضمن إعادة برمجة الكروماتين أثناء التطوير المبكر إعادة تنظيم متعددة المستويات لإمكانية الوصول إلى الكروماتين ، وتعديلات الكروماتين ، وهندسة الكروماتين عالية الترتيب.

تحدث إعادة البرمجة اللاجينية الجذرية أثناء تطوير ما قبل الانغراس ، مما يؤدي إلى تحويل الأمشاج المتمايزة نهائيًا إلى جنين كامل القدرة. يمكن أن تؤدي أوجه القصور في إعادة تشكيل الإيبيجينومات إلى عيوب تنموية خطيرة ، بما في ذلك فتك الجنين. ومع ذلك ، فإن كيفية إعادة برمجة تعديلات الكروماتين وتنظيم الكروماتين عند الإخصاب في الثدييات ظلت بعيدة المنال منذ فترة طويلة. هنا ، نراجع التقدم الأخير في فهم كيفية تنظيم الإيبيجينوم ديناميكيًا خلال التطور المبكر للثدييات. كشفت أحدث الدراسات ، بما في ذلك العديد من مناظير الجينوم الواسعة ، عن مبادئ غير عادية لإعادة البرمجة لتعديلات الهيستون ، وإمكانية الوصول إلى الكروماتين ، وهندسة الكروماتين ثلاثية الأبعاد. ألقت هذه التطورات الضوء على الشبكة التنظيمية التي تتحكم في التطور المبكر والانتقال بين الأم واللقح.


المقدمة

يتدفق التعبير الجيني من DNA إلى البروتين باستخدام mRNA كوسيط. يمكن استخدام النصوص على الفور كقالب لتخليق البروتين أو إسكات الترجمة وتخزينها للترجمة لاحقًا. يتم حزم مجموعة فرعية من mRNAs الصامتة في حبيبات RNP مرئية مجهريًا تفتقر إلى الغشاء الدهني المحدود (Kedersha and Anderson ، 2007). في الثدييات ، توجد حبيبات الحمض النووي الريبي في أجسام المعالجة (P -odies) في مجموعة واسعة من أنواع الخلايا الجسدية ، بما في ذلك الخلايا عالية التخصص مثل الخلايا العصبية. في البداية ، تم اكتشاف أجسام P كمراكز تحلل 5′-3 mRNA في الخلايا الجسدية للثدييات (Bashkirov وآخرون. ، 1997 Eystathioy وآخرون. ، 2003 كوجوت وآخرون. ، 2004) ، وقد وُجد أنها محفوظة في الخميرة (Sheth and Parker ، 2003) بسبب التوطين المنهجي لبروتين القطع Dcp1a في أجسام P. بعد ذلك ، ثبت أن الأجسام P متورطة في مراقبة mRNA (Chen and Shyu ، 2003 Couttet and Grange ، 2004) ، إسكات RNA بوساطة (Rehwinkel وآخرون. ، 2005 Jakymiw وآخرون. ، 2005 ليو وآخرون. ، 2005 أ) ، والتحكم متعدية (بيلاي وآخرون. ، 2005 ليو وآخرون. ، 2005 ب بهاتاشاريا وآخرون. ، 2006 ب).

تم إبراز دور الأجسام P في التحكم الترجمي لأول مرة في خلايا الخميرة. لقد تبين أن دخول mRNA في الأجسام P لا يؤدي تلقائيًا إلى تدهورها: عند تجويع الجلوكوز ، يمكن تخزين mRNAs مؤقتًا في أجسام P ، مما يزيد من حجمها وعددها ، ثم الخروج من البؤر عند إعادة التغذية لإعادة إدخالها. polysomes (Brengues وآخرون، 2005). في الثدييات ، لوحظ هذا الانعكاس لتوطين الرنا المرسال لقمع mRNA بوساطة ميرنا في خلايا Huh7 (بيلاي ، 2005 بيلاي وآخرون. ، 2005 بهاتاشاريا وآخرون. ، 2006 أ). على الرغم من أن مثل هذا النقل المكوكي من الرنا المرسال بين polysomes وأجسام P لم يتم وصفه لآليات أخرى للتنظيم الترجمي ، فإن العديد من البروتينات المرتبطة بالتنظيم الترجمي توضع في أجسام P ، مثل 4E-T و CPEB-1 و Rck-p54 و RAP55 (أندريه وآخرون. ، 2005 Wilczynska وآخرون. ، 2005 يانغ وآخرون. ، 2006 سرمان وآخرون., 2007).

وبالتالي ، في الخلايا التي تعتمد على التحكم الترجمي لتنظيم التعبير الجيني ، من المتوقع أن تكون الأجسام P أو حبيبات RNA المتخصصة الأخرى موجودة وتلعب دورًا في تخزين mRNA. في الميتازوان المبكرة ، تم توثيق وجود حبيبات الحمض النووي الريبي الجرثومي جيدًا (Anderson and Kedersha ، 2006) ، فهي تشارك في توقيت وتوطين ترجمة mRNA لتعزيز نمو الخلايا الجرثومية. Xenopus laevis تحتوي البويضات أيضًا على حبيبات RNA التي تشترك في مكونات البروتين مع أجسام المعالجة الجسدية والتي تختلف عن الحبيبات الجرثومية (Tanaka وآخرون. ، 2006 Minshall وآخرون. ، 2007). في الآونة الأخيرة ، تم التعرف على الحبيبات المرتبطة بالجسم P في Caenorhabditis elegans و Drosophila melanogaster oocytes (Boag وآخرون. ، 2008 لين وآخرون. ، 2008 نوبل وآخرون، 2008). في الثدييات ، تم وصف حبيبات الحمض النووي الريبي المتخصصة التي تسمى الأجسام الكروماتويدية في الخلايا المنوية حيث تنظم آليات الترجمة التعبير الجيني للبروتامين -2 (Kotaja) وآخرون، 2006). من المثير للدهشة أنه في بويضات الثدييات حيث يكون التحكم الترجمي ضروريًا للنضج الانتصافي والتطور المبكر ، لم يتم الإبلاغ عن وجود حبيبات الحمض النووي الريبي أو الأجسام P ، على حد علمنا.

في الثدييات ، على عكس الميتازوان المبكرة ، تمتلك البويضات المرحلة الأولى الممتدة ، والمعروفة أيضًا باسم طور الحويصلة الجرثومية (GV) ، حيث تظل محتجزة حتى تحفز زيادة هرمون LH (الهرمون اللوتيني) على استئناف الانقسام الاختزالي. قبل توقف الطور الأول ، يتم إيقاف النسخ بحيث تعتمد البويضات فقط على مخازن mRNA الأم لإكمال الانقسام الاختزالي والحفاظ على الانقسامات الانقسام الأولى للجنين المبكر. إن التعبير في الوقت المناسب والانتقائي للنصوص المختلفة ، والذي يتم بوساطة آليات تحكم متعدية مختلفة ، يعد أمرًا حاسمًا لتكوين الأمشاج والتطور المبكر للثدييات. في بويضات الفأر ، لا يلزم تخليق بروتين de novo لاستئناف الانقسام الاختزالي (Schultz and Wassarman ، 1977 Rime وآخرون. ، 1989) ، ولكنه ضروري للتقدم الانتصافي إلى الطور الثاني (MII) وبثق الجسم القطبي الأول (Clarke and Masui ، 1983 Hampl and Eppig ، 1995). تعتمد إحدى الآليات المحفوظة تطوريًا والمستخدمة على نطاق واسع لتنشيط ترجمة mRNAs الخاملة على مادة عديد الأدينيل السيتوبلازمية للنصوص الصامتة (Hake and Richter، 1994 Sheets وآخرون. ، 1995 تاي وآخرون، 2000 تاي وريختر ، 2001). الفاعل الرئيسي الذي يتوسط هذه العملية هو البروتين الرابط لعنصر البولي أدينيل السيتوبلازمي (CPEB-1) ، وهو بروتين مرتبط بالحمض النووي الريبي ، وفقًا لحالته من الفسفرة ، يحافظ على mRNAs الأم في حالة قمع انتقالي في بويضات GV وينشط ترجمتها بعد استئناف الانقسام الاختزالي (Stebbins-Boaz وآخرون. ، 1996 ستوتز وآخرون، 1997 ، 1998 مينديز وريختر ، 2001).

تم إثبات أن البروتينات التي لها دور ثابت في التحكم الترجمي في البويضات ، مثل CPEB-1 و Rck / p54 و 4E-T توضع في الأجسام P في الخلايا الجسدية (Andrei وآخرون. ، 2005 Wilczynska وآخرون. ، 2005 فيرايولو وآخرون، 2005 Chu and Rana ، 2006). في Xenopus كشفت تجارب البويضات و mRNA المنسدلة أن CPEB-1 يتفاعل بشكل خاص مع عدد من مكونات بروتين P-body ، مثل Rck / p54 و Pat1 و RAP55B و 4E-T وبروتين EIF4Eb (Minshall وآخرون. ، 2007) ، و RAP55 مترجمة إلى بؤر حشوية (تاناكا وآخرون، 2006). في الماوس ، يتم التعبير عن RAP55 و Rck / p54 و CPEB-1 أيضًا في البويضات ، ولكن لم يتم تحديد ما إذا كان هذا البروتين يتفاعل بالفعل أو يشكل بؤرًا مرئية تشبه الجسم P (Matsumoto). وآخرون. ، 2005 Racki and Richter ، 2006 Pepling وآخرون., 2007).

في الآونة الأخيرة ، تم تحديد الحمض النووي الريبي الصغير غير المشفر (miRNAs ، و siRNAs الذاتية ، و piRNAs) في بويضات الفأر (Watanabe). وآخرون. ، 2008 تام وآخرون، 2008). لأن الارتباط بين الأجسام P وتداخل الحمض النووي الريبي (RNAi) قد تم توثيقه جيدًا في الخلايا الجسدية (Pillai). وآخرون.، 2005 Sen and Blau، 2005 Jakymiw وآخرون. ، 2005 ليو وآخرون، 2005 ب) ، يشير هذا أيضًا إلى أن بويضات الفأر قد تحتوي أيضًا على حبيبات RNA مماثلة. في الواقع ، في الخلايا الجسدية ، تم العثور على جزيئات siRNAs الخارجية و miRNAs ، جنبًا إلى جنب مع بروتينات Argonautes (Ago-1 و -2) ، والتي تعد جزءًا من مجمع الإسكات الناجم عن الحمض النووي الريبي (RISC) ، بشكل خاص في الأجسام P (Liu). وآخرون. ، 2005b) ، واستنفاد البروتينات المسؤولة عن التكوّن الحيوي لـ RNAi ، مثل Dicer أو Drosha ، قلل بشكل كبير من تكوين الأجسام P المرئية (Pauley وآخرون. ، 2006 Eulalio وآخرون., 2007).

لذلك قمنا بالتحقق مما إذا كانت حبيبات الحمض النووي الريبي موجودة في بويضات الفأر الناضجة تمامًا وكيف تتصرف أثناء النضج الانتصافي. لقد اخترنا دراسة توطين بروتين قطع mRNA ، Dcp1a ، لأن هذا البروتين هو مكون أساسي للعديد من أنواع حبيبات الحمض النووي الريبي: يوجد في حبيبات الخلايا الجرثومية وكذلك في الأجسام P. قمنا بعد ذلك بتقييم ما إذا كانت Rck / p54 و RAP55 و CPEB تتحد مع Dcp1a. أخيرًا ، اختبرنا وجود بؤر إيجابية لـ Dcp1a في البويضات المعالجة بالمثبط الترجمي cycloheximide ، والذي يُعرف أنه يتسبب في انحلال الأجسام P ، أو استنفاد RNAs الصغيرة باستخدام فأرة خروج المغلوب الشرطي للقائم.


الاستنتاجات

في حين أن فهمنا للدور الدقيق للتعبير عن TE والتعبئة أثناء التنمية البشرية لا يزال محدودًا ، فقد قدمت الدراسات الحديثة رؤى أساسية حول تنظيم TEs. في الواقع ، فإن الدراسات المستقبلية التي تحلل التأثير الذي يمكن أن يمارسه النشاط المستمر لـ TEs أثناء التطور الجنيني وفي الدماغ البالغ في خلفية وراثية صحية أو مريضة ستلقي الضوء على الوظائف غير المعروفة لـ TEs في التطور الطبيعي للثدييات وعلم الأحياء. تشير الدراسات الحديثة إلى أن هناك طرقًا متعددة يمكن من خلالها للتسلسل المشتق من TE ، على مستوى RNA أو DNA ، أن يؤثر على شبكات تنظيم الجينات ووظيفة الجينات أثناء تطور الثدييات. وبالتالي ، فإن هذه الوظائف الحالية لـ TEs قد تفسر وفرة TEs في جينومات الثدييات وتوفر آلية ملائمة لجينات المضيف لتطوير أنماط تعبير وأشكال إسوية جديدة. بالإضافة إلى ذلك ، من الواضح أن الاستبعاد المتقارب المستقل لـ TEs المختلفة كتسلسلات تنظيمية للجينات الخاضعة للرقابة التنموية قد حدث في العديد من أنواع الثدييات أثناء التطور ، وأن تدجين TE كان مفتاحًا لتوليد مشيمة وظيفية. في المستقبل ، ستحدد الجينوميات الإضافية والخرائط اللاجينية على نطاق الجينوم من عدة أنواع من الخلايا عبر أنواع متعددة ، بالاقتران مع الجينوميات الوظيفية المدفوعة بتقنية CRISPR / Cas9 ، بشكل أوضح دور TEs في تطور الثدييات.

والجدير بالذكر أن وجود TEs نشطة في الثدييات يعني أن جسم الثدييات عبارة عن فسيفساء من شبكات تنظيم الجينات. من ناحية ، ينتج عن تعبئة TEs أثناء التطور الجنيني المبكر توليد أجسام فسيفساء فيما يتعلق بمحتواها من TE. ما إذا كانت هذه الفسيفساء لها تأثير على التوازن البشري أو الاستعداد للمرض غير معروف حاليًا. ستساعد الدراسات المستقبلية التي تستغل علم الجينوم وحيدة الخلية والنماذج الحيوانية للانتقال الرجعي غير المنظم بشكل واضح على تحديد مساهمة TEs النشطة في بيولوجيا الثدييات وأمراضها. من ناحية أخرى ، لا يتم توزيع تعبئة LINE-1 في البشر بالتساوي في الجسم ويبدو أنها مقصورة على الدماغ ، مما يشير إلى أن أي عواقب وظيفية لتعبئة LINE-1 من المحتمل أن تؤثر على هذا النسيج. يولد النشاط الجسدي لـ LINE-1 تباينًا جينيًا في دماغ الإنسان ومن الممكن أن يخضع هذا النشاط للتدجين في الثدييات. ومع ذلك ، تظل العديد من الأسئلة بلا إجابة: هل يمكن لعناصر LINE-1 أن تتحرك بشكل جيد على قدم المساواة في جميع أنواع الخلايا العصبية والخلايا الدبقية الموجودة في دماغ الفقاريات؟ هل تحتوي جميع أنواع الفقاريات على TEs نشطة في أدمغتها؟ وبالطبع ، فإن أهم سؤال في علم الأحياء TE الحالي: ما هو دور النشاط الجسدي لـ TEs في دماغ الفقاريات؟


يلعب "DNA غير المرغوب فيه" دورًا حيويًا في نمو الجنين

تلعب سلاسل الحمض النووي دورًا هيكليًا مذهلاً في التطور المبكر للأجنة.

في الثدييات ، يتكون نصف الجينوم تقريبًا من امتدادات متكررة من الحمض النووي المعروفة باسم الينقولات العكسية التي حير العلماء غرضها. عُرف هذا الرمز الجيني تاريخيًا باسم "DNA غير المرغوب فيه" ، على الرغم من أنه أصبح واضحًا في السنوات الأخيرة أنه لا يمكن التخلص منه بأي شيء.

في ورقة نشرت في علم الوراثة الطبيعي، أظهر فريق من الباحثين الألمان والأمريكيين الآن أن retrotranspons تلعب دورًا مفاجئًا وهامًا في تطوير embyros.

درس الباحثون نوعًا من الينقولات العكسية يُعرف باسم عناصر LINE1 ، والتي عُرفت بأنها متورطة مبكرًا في عملية تكوين الأجنة. يتم التعبير عن هذه العناصر بشكل كبير في تلك المرحلة ، مما يعني أنه تتم قراءتها بواسطة الآلية الخلوية من أجل إنتاج الحمض النووي الريبي.

من خلال منع قراءة عناصر LINE1 أو الترويج لها في المرحلة المكونة من خليتين من التطور في أجنة الفئران ، وجد الفريق أن الكثير أو القليل جدًا من التعبير أدى إلى توقف التطور.

عند إجراء مزيد من البحث ، اكتشفوا أن التعبير عن عناصر LINE1 له تأثير على شكل الكروماتين ، والتركيبات المعقدة للحمض النووي ، والحمض النووي الريبي ، وجزيئات البروتين التي تحزم وتعزز الحمض النووي وتؤثر على التعبير الجيني.

عندما تم التعبير عن عناصر LINE1 ، كان الكروماتين أكثر انفتاحًا ، وعندما تم حظرها كان الكروماتين محكمًا بشكل أكبر. يحدد انفتاح الكروماتين بدوره ما إذا كان يمكن قراءة جينات معينة أم لا.

تقول Maria Elena Torres-Padilla من جامعة Ludwig-Maximilians-Universität في ميونيخ ، التي قادت الدراسة: "هذه الدراسة مهمة للغاية في تحديد دور لكمية كبيرة من جينوم الثدييات في المراحل المبكرة جدًا من الحياة".

الهدف العام لـ Torres-Padilla هو فهم العمليات في الجنين المبكر التي تؤدي إلى تطوير جميع أنواع خلايا الجسم المختلفة ، مع تطبيقات محتملة في الطب التجديدي.

مايكل لوسي

مايكل لوسي محرر ميزات سابق في Cosmos.

اقرأ الحقائق العلمية وليس الخيال.

لم يكن هناك وقت أكثر أهمية من أي وقت مضى لشرح الحقائق والاعتزاز بالمعرفة القائمة على الأدلة وعرض أحدث الإنجازات العلمية والتكنولوجية والهندسية. تم نشر كوزموس من قبل المعهد الملكي الأسترالي ، وهي مؤسسة خيرية مكرسة لربط الناس بعالم العلوم. تساعدنا المساهمات المالية ، مهما كانت كبيرة أو صغيرة ، على توفير الوصول إلى المعلومات العلمية الموثوقة في وقت يحتاجه العالم بشدة. يرجى دعمنا من خلال التبرع أو شراء اشتراك اليوم.

التبرع

ملخص

باختصار ، تمثل المصفوفة خارج الخلية الدعامة البيولوجية للطبيعة الأم. إن ECM غنية بالبروتينات الهيكلية والوظيفية التي لا تحافظ فقط على صحة الأنسجة المتمايزة ، ولكنها تدعم استجابة المضيف لإصابة الأنسجة. توجد هذه الجزيئات نفسها أثناء نمو الجنين وتلعب دورًا مهمًا في تكوين الأنسجة وتكوين الأعضاء. إن مدى تداخل هذه العمليات وإمكانية التلاعب بها غير معروف حتى الآن ولكنه يوفر نهجًا محتملًا للطب التجديدي لاستبدال الأنسجة التالفة أو المفقودة.


شاهد الفيديو: طائفة الثدييات (أغسطس 2022).