Hvordan kan morfogenese påvirkes av genuttrykk

Reguleringen av genuttrykk spiller en viktig rolle i morfogenese ved å kontrollere cellemekanismer for celledeling og cellespesialisering. Videre styres cellulær adferd som cellemigrasjon, cellulære egenskaper som celleadhesjon samt apoptose også ved regulering av genuttrykk, fremme morfogenese.

Morfogenese er den biologiske prosessen gjennom hvilken en organisme utvikler sin form. Den er drevet av ulike cellulære og utviklingsprosesser som celledeling, cellespesialisering, apoptose, cellemigrasjon og celleadhesjon. Siden denne prosessen styrer den spesielle fordeling av en organisme, oppstår morfogenese hovedsakelig under embryonisk utvikling. De molekylene som er ansvarlige for morfogenese er morphogens. De utskilles vekstfaktorer som induserer flere intracellulære signalveier. Konsentrasjonsgradienten av morfogener bestemmer cellens skjebne. Cellens skjebne bestemmes gjennom interaksjonene mellom morfogener og cellulært DNA på forskjellige nivåer.  Genetisk blåkopi eller genomet av den aktuelle organismen og miljøet er to faktorer involvert i bestemmelsen av morfogenesen til en bestemt enhet.

Nøkkelområder dekket

1. Hva er morfogenese
      - Definisjon, rolle, morfogener
2. Hvordan kan morfogenese påvirkes av genuttrykk
     - Regulering av genuttrykk gjennom morfogener

Nøkkelbegreper: Konsentrasjon Gradient, Morfogenese, Morfogener, Regulering av Genuttrykk, Signalveier

Hva er morfogenese

Morfogenese er prosessen med embryonisk utvikling hvor en organisme, et organ eller et vev utvikler sin form. Det skjer gjennom ulike cellulære prosesser som celledeling, cellespesialisering, cellemigrasjon, celleadhesjon og apoptose. Det er også involvert i å organisere cellene i voksenstadiet. Det forekommer også i unicellular organismer. Morfogenese i planter skjer hovedsakelig ved differensial vekst. Planter inneholder generelt permanente morfogenetiske vev hvis morfogenetisk potensial er avhengig av miljøet. Morfogenese er indusert ved å sende signalmolekyler kjent som morphogens produsert av spesialiserte, tilstøtende celler til de generiske cellene.  

Hvordan kan morfogenese påvirkes av genuttrykk

Morfogener er molekylene som er ansvarlige for morfogenese. De er vannoppløselige vekstfaktorer som gir effekt gjennom å fremkalle signalveier. Noen signaleringsbaner er plancellepolaritet (PCP, hakk signalering, vingeløs (WNT), sonisk pinnsvin (SHH), benmorfogenetisk protein (BMP), retinsyre (RA) og fibroblastvækstfaktor (FGF). morfogener bestemmer cellens skjebne. Disse signalveiene aktiverer til slutt transkripsjonsfaktorer som endrer genuttrykk. Reguleringen av genuttrykket gjennom cellesignalskaskader er vist i Figur 1.

Figur 1: Gene Expression Regulation ved Cell-Signaling Cascades

Som et eksempel stimulerer FGF-banen signaleringsmolekyler som ERK, som regulerer genuttrykket både på transkripsjon og posttranslasjonell nivå. FGF-banen er en type intracellulær reseptortyrosinkinase signalvei, som aktiverer ved binding til vekstfaktorer, hormoner og cytokiner. Reguleringen av genuttrykk gjennom FGF-banen er vist i figur 2.

Figur 2: FGF-vei

Derfor regulerer genreguleringsnettene genuttrykket, regulerer nivåene av mRNA og proteiner i en celle gjennom ulike typer molekylære regulatorer som interagerer med hverandre. Reguleringen av genuttrykk spiller en viktig rolle i morfogenese ved å kontrollere cellemekanismer for celledeling og spesialisering. Videre styres cellulær adferd som cellemigrasjon, cellulære egenskaper som celleadhesjon samt apoptose også ved regulering av genuttrykk, som fremmer morfogenese. Derfor forårsaker høyere konsentrasjoner av morfogener høyt nivå av genuttrykksregulering mens lavere konsentrasjoner av morfogener forårsaker lavt nivå av genuttrykk.

Konklusjon

Morfogenese er den biologiske prosessen gjennom hvilken formen til et dyr eller en plante er bestemt. Morfogener er de ekstracellulære signalmolekylene fremstilt av tilstøtende celler for å fremme morfogenese av generiske celler gjennom regulering av genuttrykk under morfogenese.

Henvisning:

1. Basson, Albert. "Signalering i celledifferensiering og morfogenese." Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, Tilgjengelig her.

Bilde Courtesy:

1. "Gene Regulatory Network" (Public Domain) via Commons Wikimedia
2. "FGF Pathway tm" Av Tylermiyawaki - Eget arbeid (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia