Prof.Dr. ASuman Sunguroğlu GELİŞİMİN MOLEKÜLER TEMELİ Prof.Dr. ASuman Sunguroğlu

Morfogenez; hücrenin şeklinde,adhezyo nunda, hareketinde, proliferasyonunda ve/veya ölümündeki değişikliklerin spesifik üç boyutlu bir yapının ortaya çıkmasına neden olduğu bir süreçtir. Farklılaşma ise bir ya da fazla hücrenin belli bir hücre ya da doku tipi için karakteristik özellikte gen ve protein düzeyinde ekspresyon göstermesidir.

Gelişim sırasında hücrelerde önce özgülleşme(spesifikasyon) sonra determinasyon(kararlılık) gözlenir Hücre kaderinin, bulunduğu çevresel koşullara bağlı değişimine spesifikasyon denir. Bu aşamadan itibaren hücrenin yazgısı geri dönüşümsüz bir hal alır ve embriyonel çevresel farklılıklardan etkilenmez. Buna determinasyon denir. Determinasyon hücrenin son şeklini ve işlevini kazanması için geçirdiği süreç olan farklılaşma olaylarına öncülük eder.

Gelişimde önemli kurallar: Genom eşdeğerliği: herbir somatik(vücut) hücre genetik bilginin tamamını içermektedir. Değişken gen aktivitesi kuramı: Belirli genlerin farklı transkripsiyonları( gen,protein ekspresyonu)her hücrenin farklılaşmasını ve gelişimini kontrol etmektedir. Ovum(yumurta), sitoplazması heterojen ve düzgün yayılmamış bir hücredir. Fertilizasyon(döllenme) ve ilk hücre bölünmelerini takiben maternal sitoplazma hücrelere yayılırken her hücrede farklı gen ekspresyonuna neden olur.

Lateral inhibisyon-yanal baskılama Molecular Biology of the Cell,Alberts, 3rd edition

Morfojenler kademeli etkiye sahip uzun mesafeli uyaranlardır

C elegans(Nematod,yassı kurt-)

Drosophyla melanogaster(meyve sineği)

Maternal etkili genler transkripsiyon faktörlerini, reseptörleri ve translasyonu kontrol eden proteinleri kodlar. Zigotik genler, zigotun kendi gelişimini sağlayan genlerdir ve döllenmeden sonra transkripsiyona uğrarlar. Drosophyla da maternal proteinler embriyonun ön-arka ekseni boyunca gradient oluşturur.Bu moleküler tabakadaki gen ürünleri boşluk(gap) genlerinin transkripsiyonuna neden olur.

Genetik,Cihan Öner

Anteriör Maternal Etkili Genler Posteriör Terminal(Uç) grubu İlk transkripsiyona uğrayan genlerdir Posteriör nanos oskar pumilio Terminal(Uç) grubu torso Anteriör bicoid exuperantia swallow ZİGOTİK GENLER Boşluk Çift Kural Segment Kutupsallığı

Gap genlerinin transkripsiyonu embriyoyu geniş bölgelere(baş,göğüs ve karın) böler; Bicoid veya Hunchback mutantlarında baş ve göğüs yapıları oluşmaz Krüppel mutantlarında göğüs ve karın yapıları bulunmaz Knirps mutantlarında karın kısmının büyük bir kısmı yoktur. (Drosophyla)

HOMEOTİK GENLER(Seçici genler) Segmentlerin sınırları segmentasyon genleri ile belirlenir ve seçici genler aktive olur. Homeotik genlerin aktivitesi ile her bir vücut segmentinden hangi yapının oluşacağı belirlenir. Hox genleri HOMeotik seçici ifadesinin kısaltılmışı olarak kullanılır.Vücudun bir bölümünü diğerine dönüştürebilen genlerdir.Antennapedia genindeki mutasyon anten gelişmesi gereken yerden bacak gelişimine neden olur.

Bithorax(BX-C) kompleksi Ubx-Ultrabitorax(T2,T3), AbdA(A1-A4) ve AbdB(A5-A8) yapılarının gelişiminden sorumludur

Antennapedia geni, baş ve göğüsün ilk iki parçasında özel yapıların oluşması için gereklidir. Bitoraks geni 2.3.göğüs segmenti ve karın segmentlerinin gelişiminden sorumludur

Hox genleri tüm canlılarda korunmuştur Homeotik seçici genlerin herbiri transkripsiyon faktörü kodlar.Bu faktörler, homeo-kutusu(homeobox) olarak bilinen 180bç lik dizinin şifrelediği DNA bağlanma bölgesi içerir. İnsanda HOX-A,HOX-B,HOX-C ve HOX-D olarak tanımlanan 4 gen kümesi vardır. HOX-D13 mutasyonu taşıyanlarda el ayaklarda fazla parmak gelişimi(heterozigot), homozigotlarda daha ağır formlar el ayak kemik malformasyonları gözlenir.

Gelişimde apoptosis doku ve organların şeklini almasına yardımcı olur.