동물발생학 이해

소개글

동물발생학 이해에 대한 보고서 자료입니다.

목차

이동중인 세포의 경로 유지 : 운명지도와 세포계보
히스톤 메틸화
유전자의 구조 : 프로모터와 인핸서
선택적 RNA가공
상피-간충직 이행 (EMT)
세포부착
국소분비인자 : 유도자 분자
체외수정
성게 알의 물질대사 활성화
포유류의 체내수정
난자형성과정에서 1차 축 형성
배아에서 등-배 형태의 생성
체절형성과 앞-뒤쪽 체형
체절형성 유전자

본문내용

들 유전자의 인핸서는 도잘과의 친화력이 낮기 때문에 고농도의 도잘을 가진 세포에서만 이들 유전자가 발현된다.
체절형성과 앞-뒤쪽 체형
유전자 탐색 중 앞-뒤쪽 극성을 확립하고 배아를 독특한 정체를 가진 특정 개수의 체절로 나누는 유전자들의 발현 순서를 확인하였다. 이 발현 순서는 난소에서 발현되어 알의 여러 부위에 저장된 mRNA의 산물인 모계영향 유전자로 인하여 시작된다. 가장 먼저 발현되는 배아 유전자는 그 돌연변이가 체절 형태에서 간극을 유발하기 때문에 간극유전자 라고 한다. 간극 유전자 단백질의 농도와 조합의 차이는 쌍지배유전자의 전사를 조절한다. 쌍지배유전자는 앞-뒤 축을 따라 7개의 수직띠로 된 줄무늬 모양으로 발현한다. 또한 이들 유전자는 체절극성 유전자를 발현시켜 배아를 14의 체절로 나누어 배아의 규칙성을 확립시킨다. 동시에 간극, 쌍지배 및 체절극성 유전자의 산물들은 상호작용하여 또 다른 유전자군인 호메오틱 선택유전자의 발현을 조절하는데, 이 유전자가 최종적으로 각 체절의 발생 운명을 결정한다.
-모계 기울기 : 난자 세포질에 의한 극성 조절
난할과정에서 2개의 극에서 출현하는 형태발생물질의 기울기가 실제로 존재하고, 이 기울기는 각 체절의 정체를 결정하는 위치정보를 생성하기 위해 상호작용하는 것으로 추정되었다. 게다가 자외선이나 RNA분해효소를 사용하여 곤충 알의 앞쪽에 위치한 RNA를 파괴시킨 배아는 머리와 가슴 부위가 없어진다.
-분자적모델 : 초기 배아의 단백질 기울기
일련의 실험을 통하여, 초파리 배아에서 형태발생물질의 기울기를 형성하는 세 종류의 유전자군을 찾게 되었다. 하나는 배아 앞쪽의 형태발생물질이며, 다른 하나는 뒤쪽 부위를 결정한다. 그리고 마지막 유전자군은 배아의 양끝인 말단부위를 정하는 단백질을 암호화하고 있다.
두 모계 mRNA인 bicoid와 nanos는 앞-뒤 축의 형성에 결정적으로 중요하다. 배란 및 수정후에 bicoid와 nanos mRNA는 앞-뒤쪽 형태화에 중요한 기울기를 형성한다.
-앞쪽 형태발생물질로서 bicoid
(1) bicoid 단백질이 앞쪽이 가장 농도가 높은 기울기로 발견되고, (2) bicoid가 결핍된 배아는 머리를 형성하지 못하며 (3) bicoid mRNA를 bicoid결핍 배아의 여러부위에 주입하면 mRNA가 주입된 장소가 머리가 되는 것을 보여주었다. 게다가 bicoid 주입 주위의 부위는 가슴이 된다. bicoid mRNA를 주입한 부위가 어디든지 그곳이 머리가 된다.
bicoid mRNA 기울기는 10번째 핵분열에서부터 13번째 핵분열까지 지속되며 14번째 주기의 초기에 mRNA가 붕괴되면서 사라진다.
형태발생물질은 다른 농도에서 세포의 운명을 분화적으로 예정하는 물질이다. 고농도의 bicoid는 앞쪽머리 구조를 만들고 저농도의 bicoid를 가진 세포는 턱이된다.
bicoid단백질은 caudal mRNA의 번역 억제인자로 작용한다.
bicoid의 표적유전자로 발견된 첫 번째 유전자는 hunchback이다. bicoid는 hunchback유전자에 결합하여 활성화 시킨다, 모계와 배아의 hunchback은 배아의 앞쪽 형태화에 기여한다.
-난자 뒤쪽 극에 nanos mRNA
뒤쪽 형성중심은 nanos유전자의 활성에 의해 정해진다. nanos전령은 수동확산으로 난자의 뒤쪽 끝에 붙잡혀 있다. 엄마에서 nanos가 없으면 배아는 복부가 만들어지지 않는다. nanos전령이 뒤쪽 피질에 붙들리기 위해서는 oskar 단백질을 필요로 한다.
난자형성과정이 끝날 무렵이면 bicoid mRNA는 앞쪽에 고착되고 nanos mRNA는 뒤쪽에 묶이게 된다. 이들은 배란과 수정시에 번역된다. 이 두 단백질은 배아의 앞-뒤쪽 방향을 정하는 2개의 반대되는 기울기를 만든다.
모계기원의 다른 두 mRNA(hunchback, caudal)는 각 체형의 앞쪽과 뒤쪽 부위의 형태화에 매우 중요하다. hunchback와 caudal의 번역은 bicoid와 nanos단백질의 확산 기울기에 의해 억제되는 것으로 판명되었다.
bicoid는 caudal mRNA의 3‘UTR 특정한 부위와 결합한다. 번역을 억제하는데 이것은 caudal이 앞쪽에 존재하면 머리와 가슴이 정상적으로 만들어지지 않기 때문이다. caudal은 배아의 뒤쪽 부위를 정하는 것과 뒤창자의 합입을 담당하는 유전자들의 활성화에 매우 중요하다.
배아의 뒤쪽에서 nanos 단백질은 hunchback mRNA의 번역을 차단하는 역할을 한다.
-말단유전자
말단 경계부위를 정하는 유전자 :
torso유전자의 산물은 배아의 끝에서 활성화되어 머리끝과 꼬리마디의 경계를 정한다.
체절형성 유전자
체절형성 유전자는 원래 체형을 파괴하는 배아 돌연변이는 자칭하는 것으로 세종류로 구분한다.
1.간극 돌연변이는 몸의 많은 부위가 없다. 간극유전자의 발현은 매우 역동적이다. 즉, 처음에는 배아전체에서 낮은 수준으로 발현하다가 난할이 진행될수록 특정한 부위에 높은 수준으로 집중되어 발현한다. 간극유전자의 초기 발현 확립에 가장 중요한 원인은 hunchback 기울기이다. 난할과정의 12번째 핵분열이 끝날 때 쯤에 hunchback은 배아 앞쪽 부위에서 높은 농도로 발견되며 배아의 중간 근처의 15개 핵에 걸쳐 가파른 농도 기울기를 형성하게 된다. hunchback과 bicoid의 서로 다른 농도로 인하여 앞쪽 간극유전자의 발현양상이 결정된다.
2.쌍지배 돌연변이는 매번 다른 체절 부위가 결여되어 있다. 초파리배아에서 체절형성의 첫 번째 징조는 13번째 세포분열 후 쌍지배 유전자가 발현할 때 나타난다. 이들 유전자의 전사양상은 체절형성의 전구체가 되는 부위로 배아를 분할한다. 하나의 수직한 띠의 핵은 어떤 쌍지배유전자를 발현하지만, 다음 띠의 핵은 발현하지 않고 그다음은 발현하는 것이 반복된다. 그 결과 앞-뒤 축을 따라 얼룩 줄무늬 모양을 형성하여 배아를 15개의 구획으로 나누게 된다.
3.체절극성 돌연변이는 각 체절에서 소실, 중복, 방향 역전과같은 결함을 보여준다. 체절극성유전자는 부체절의 규칙성을 더욱 강화하고, 각 부체절 내에서 세포의 운명을 확립하는 역할을 한다.

키워드

동물발생학 이해,   국소분비인자,   물질대사 활성화,   RNA,   세포,   유전자,   배아,   체외수정