Hox-гены.

Автор Preguntador, января 25, 2015, 00:55:34

« назад - далее »

Preguntador

Не нашёл такой темы, и мне кажется она не помешает.

А вообще меня сподвиг к поискам вопрос.
На чтениях в Биологическом музее им. К.А. Тимирязева, говоря про один из возможных вариантов нашего будущего, С.В. Дробышевский сказал про эксперимент по дупликации Hox-генов у саламандр, в результате чего получались шестиногие саламандры. В Интернете ничего не нашёл. Не знает ли кто что-то об этом? (Если нет, напишу экспертам, но очень уж это заинтриговало, хочется скорее увидеть подробности).
(Если, конечно, я не упустил какую-то деталь, что исказило смысл)

Я читал про исследования, где параллели между разными ветвями эволюционного древа проводились, но такой эксперимент! Неужели?  ???

василий андреевич

Пошалю, что бы хоть как-то поддержать очень важную тему. Можно ли искусственной экспрессией НОХ-гена дождевого червя вырастить из его сегмента "конечности"?)))

Tiktaalik

Цитата: Preguntador от января 25, 2015, 00:55:34
шестиногие саламандры. В Интернете ничего не нашёл.
Находятся с первой попытки: salamander additional limbs (в гугл-картинках).

Tiktaalik

Цитата: Preguntador от января 25, 2015, 00:55:34
На чтениях в Биологическом музее им. К.А. Тимирязева, говоря про один из возможных вариантов нашего будущего, С.В. Дробышевский сказал про эксперимент по дупликации Hox-генов у саламандр, в результате чего получались шестиногие саламандры. В Интернете ничего не нашёл.

To date, Hox9 genes are known to be expressed in the lateral plate mesoderm and to demarcate the normal limb fields and the Fgf-induced additional limbs.

http://dev.biologists.org/content/130/12/2729.full


Другой пример связан с развитием дополнительных конечностей у лягушек, в популяциях которых более 30% особей иногда обладают четырьмя задними ногами (Войткевич, 1965; VannValen, 1974). В одних случаях шестиногость закреплена наследственно и даже может быть доминантным признаком, в других — вызывается специфическим внешним индуктором.

http://evolbiol.ru/grodnitsky2002.pdf

Preguntador

Цитата: василий андреевич от января 26, 2015, 20:57:32
Пошалю, что бы хоть как-то поддержать очень важную тему. Можно ли искусственной экспрессией НОХ-гена дождевого червя вырастить из его сегмента "конечности"?)))
Благодарю за поддержку)
Вопрос интересный. Могу предположить, что да. Но, увы, без опоры на исследования, это будет просто игра воображения. Хотя, может, уже кто-то сие исследовал, просто я не смог найти (поискал кое-что)?

Цитата: Tiktaalik от января 30, 2015, 07:27:23
Цитата: Preguntador от января 25, 2015, 00:55:34
шестиногие саламандры. В Интернете ничего не нашёл.
Находятся с первой попытки: salamander additional limbs (в гугл-картинках).
Цитата: Tiktaalik от января 30, 2015, 09:23:02
Другой пример связан с развитием дополнительных конечностей у лягушек, в популяциях которых более 30% особей иногда обладают четырьмя задними ногами (Войткевич, 1965; VannValen, 1974). В одних случаях шестиногость закреплена наследственно и даже может быть доминантным признаком, в других — вызывается специфическим внешним индуктором.

http://evolbiol.ru/grodnitsky2002.pdf
Ну, это всё же про патологии, морфозы и т.п.
Тоже интересно, но не то.


Цитата: Tiktaalik от января 30, 2015, 09:23:02
Цитата: Preguntador от января 25, 2015, 00:55:34
На чтениях в Биологическом музее им. К.А. Тимирязева, говоря про один из возможных вариантов нашего будущего, С.В. Дробышевский сказал про эксперимент по дупликации Hox-генов у саламандр, в результате чего получались шестиногие саламандры. В Интернете ничего не нашёл.

To date, Hox9 genes are known to be expressed in the lateral plate mesoderm and to demarcate the normal limb fields and the Fgf-induced additional limbs.

http://dev.biologists.org/content/130/12/2729.full
А вот за это реально огромное спасибо!
Это не саламандра, но, похоже, в некотором смысле даже интереснее: на курице с сильно дифференцированными конечностями эксперимент. А там ещё и указаны статьи, в которых на данную работу (от 2003(!) года) ссылаются.

Насколько я понимаю, авторы использовали плазмиды, чтобы экспрессировать Tbx4/Tbx5-гены, которые выступают как... "спусковой механизм", и в результате работы генной сети образуются определённые конечности, в которых при этом конкретные варианты Hox9 экспрессированы так, как это происходит в нормальном развитии конечностей.
(в статье ещё говорится про выключение генов и получение безногих/бескрылых куриц, но это уже другой разговор).
Здорово.
Удивительно, только этой статье больше 10и лет, а я ни с чем на эту тему не сталкивался.

_____

Только в данном эксперименте, как я понимаю, конечность так и не была доразвита, определять пришлось по тому, какие пропорции костей, что где экспрессировалось и т.п.
В контексте же саламандр, опять же, как я понимаю, речь о полноценной третьей паре конечностей (пусть и без какого-то дифференцирования как у птиц). При чём, сейчас понимаю, что из первого моего сообщение в этой теме сие прямо не следует, но по контексту у меня сложилось впечатление, что речь шла о прижизненной стимуляции роста дополнительных конечностей:С. Дробышевский коснулся темы генной инженерии на службе человечества будущего и, говоря о возможности "доработать себя" под интересующую деятельность, сказал про саламандр и Hox-гены. (Само выступление, строго говоря, было ненаучно (о чём он сразу же предупредил собравшихся), но ссылки на достижения — вполне.)

Tiktaalik

Цитата: Preguntador от января 30, 2015, 12:04:14
Ну, это всё же про патологии, морфозы и т.п.
Тоже интересно, но не то.
Специально не вникал, так, из желания помочь, так что... Просто наспех погуглил, пройдясь только по первым результатам. Вот ещё похожее попадалось:

The flank region between the forelimb and hindlimb is competent to form additional limbs in response to FGFs (Cohn et al., 1995 ; Crossley et al., 1996 ; Yonei-Tamura et al., 1999 [chick]; Tanaka et al., 2000 [mouse]; Abe et al., 2007 [zebrafish]; Yonei-Tamura et al., 2008 [cartilaginous fish] and references therein).

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/dvdy.22666/full

Preguntador

Цитата: Tiktaalik от января 30, 2015, 14:25:40
Цитата: Preguntador от января 30, 2015, 12:04:14
Ну, это всё же про патологии, морфозы и т.п.
Тоже интересно, но не то.
Специально не вникал, так, из желания помочь, так что... Просто наспех погуглил, пройдясь только по первым результатам. Вот ещё похожее попадалось:

The flank region between the forelimb and hindlimb is competent to form additional limbs in response to FGFs (Cohn et al., 1995 ; Crossley et al., 1996 ; Yonei-Tamura et al., 1999 [chick]; Tanaka et al., 2000 [mouse]; Abe et al., 2007 [zebrafish]; Yonei-Tamura et al., 2008 [cartilaginous fish] and references therein).

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/dvdy.22666/full
Понял.
Ещё раз благодарю.)

AdmiralHood

#7
Цитата: василий андреевич от января 26, 2015, 20:57:32
Пошалю, что бы хоть как-то поддержать очень важную тему. Можно ли искусственной экспрессией НОХ-гена дождевого червя вырастить из его сегмента "конечности"?)))
Hox-ген не кодирует конкретные параметры сегмента. Не говорит о том, будут ли в этом сегменте ноги, челюсти, антенны или ещё какая-нибудь дребедень. Он просто активизирует в данном сегменте большое количество генов, которые и определяют структуру сегмента.

Чтобы у червяка появились ноги, они должны пристуствовать в генотипе хотя бы в качестве атавизьма. Скажем, если этот червяк эволюционно происходит от кого-то, кто имел ноги,  но в процессе эволюции их потрял.

Например, у птиц частично остались атавистические гены, которые позволяют выращивать зубы. Правда, не все они остались функциональными, некоторые уже безвозвратно повреждены нейтральными мутациями.
Уверуйте в электричество, племянники!

василий андреевич

Цитата: AdmiralHood от февраля 07, 2015, 10:41:09
Hox-ген не кодирует конкретные параметры сегмента. Не говорит о том, будут ли в этом сегменте ноги, челюсти, антенны или ещё какая-нибудь дребедень. Он просто активизирует в данном сегменте большое количество генов, которые и определяют структуру сегмента.
"Активирует большое количество генов". Хорошо бы танцевать отсюда.
  Что именно проделывает НОХген? А то для меня он, как волшебник.
  Дождевой червь мной назван только для того, что бы была сегментация и не было у предков "конечностей/выростов", даже если таковые и были.
  Вопрос первый, нужна ли экспрессия именно НОХгена, что бы начала рядом с конкретной клеткой расти "культя" или просто расширение, наполненное принципиально идентичными клетками?
  И подвопрос. Если клетки разрастаются в "культю" и частью геномов этих клеток управляет именно НОХген удаленной от них клетки, то как этот ген может управлять? (хотя бы на уровне включить-выключить нечто конкретное в геноме конкретной клетки?

AdmiralHood

#9
Цитата: василий андреевич от февраля 07, 2015, 18:11:36
Что именно проделывает НОХген?
Если совсем-совсем по-рабоче-крестьянски, то в зародыше организма на ранней стадии его развития есть область, называемая координатором. В этой области синтезируются определённый биохимический агент, который через клеточные мембраны выходит в межклеточное пространство и образует там распределение концентрации. Около координатора концентрация высока, и чем дальше от головы к хвосту, тем концентрация меньше.

Если говорить совсем точно, то областей с функциями координаторов несколько. Каждое из них выделяет несколько веществ, причём вещества одних координаторов могут нейтрализовать вещества других. В результате в теле зародыша возникает некоторое пространственное распределение концентраций различных веществ.

Эти вещества воздействуют на рецепторы клеточных мембран, а те в свою очередь инициируют биохимические процессы, которые активизируют один их Hox-генов. Вообще-то разных Hox-генов дофигушечки, но в каждой клетке в зависимости от концентрации веществ в околоклеточном пространстве, срабатывает один из них.

На Hox-гене синтезируется белок, который  называется фактором транскрипции. Факторы транскрипции проникают в ядро и приклеиваются к определённым местам ДНК в результате чего блокируют или активируют определённые гены (каждый активный Hox-ген активизирует/блокирует свой собственный набор генов). Поэтому каждый Hox-ген в случае его активации направляет клетку по определённому пути развития.

Грубо говоря, Hox-ген — это абстрактный переключатель. Сам по себе он не  придаёт клетке никаких специфических свойств, он активизирует один из возможных алгоритмов её развития, который определяется множеством других генов. Hox-гены настолько абстрагированы от конкретных свойств сегмента, что Hox-ген, например, дрозофилы, штатно работает в организме мышки или цыплёнка.

Подчеркну ещё раз, что Hox-ген не один. Их много. Конечно, все они возникли путём дупликации и последующей мутации какого-то одного изначального Hox-гена.  Если организм состоит из большого количества одинаковых сегментов (например, кольчатые черви), то в этих сегментах сработавший Hox-ген скорее всего одинаковый. Но даже у червяков есть сегменты с альтернативным алгоритмом развития (например, голова), там работает другой Hox-ген.

Механизм «удалённого управления» одних клеток другими я уже описал. Это выделение в межклеточное пространство различных биохимических факторов, и/или наследование их дочерними клетками из материнской.

Уверуйте в электричество, племянники!

василий андреевич

Годится, Адмирал, даже очень годится, спасибо.
  Мне ведь важно упростить модель так, что бы не выплеснуть ребенка.
  Есть питательный желток, есть "тупое деление". Есть первый (единственный) координатор, есть возможность растить линейную цепочку клеток, допустим, вдоль желудка "червя".
  Клетки сложились в линию... теперь надо выбирать модель с одним координатором, либо, как минимум, с двумя. С одним координатором годится модель "штамповки" двух агентов с разными скоростями диффузии, кто с большей, тот "включатель", кто с меньшей, тот выключатель. С двумя координаторами штампующими идентичного агента с разной периодикой возможно получить нечто подобное голограмме химических концентраций.

  Теперь буду думать, какого характера должен произойти сбой в "черве", что бы начался рост "соматики-культи" в случайной протяженности. Самое простое, что один из ноксов не выключился вовремя и его работу пытаются блокировать соседние ноксы в этой же клетке.