La genetica dello sviluppo

I fattori di trascrizione dirigono il programma si sviluppo degli organismi
Gli organismi pluricellulari vanno incontro durante il loro sviluppo a importanti cambiamenti che danno vita alle forme adulte. Lo studio di questi processi di formazione è chiamato genetica dello sviluppo.
Ogni individuo pluricellulare si sviluppa da una prima cellula, lo zigote; grazie ai processi di mitosi e citodieresi le cellule aumentano aumentano di numero e ogni cellula assume una morfologia e una funzione specializzata. Il genoma di ogni individuo contiene dei geni che costituiscono il programma di questo sviluppo.
Le fasi dello sviluppo animale sono controllate da specifici fattori di regolazione che inducono i geni ad accendersi o spegnersi in base a una precisa scansione temporale; questo processo è detto regolazione genica differenziale.
Durante lo sviluppo embrionale un organismo subisce profonde modifiche morfologiche e le cellule si specializzano 
Le quattro fasi dello sviluppo embrionale sono comuni a tutti gli animali, ma sono state studiate soprattutto in quelli che vengono considerati gli organismi modello, ossia il moscerino della frutta Drosophila melanogaster, il verme nematode Caenorhabditis elegans, il topo Mus musculus e il piccolo pesce Danio rerio.
Le fasi di sviluppo di uno di questi organismi sono:
_fase 1: tra i primi eventi che si verificano nello sviluppo si un moscerino c'è una serie di reazioni dell'espressione genica e di comunicazioni tra cellula e cellula che stabilisce quale saranno l'estremità anteriore anteriore e posteriore dell'embrione in via di formazione. Queste reazioni avvengono a livello della cellula uovo. Alcune cellule specializzate possiedono un gene, detto bicoide, che viene trascritto dando luogo al corrispondente RNA messaggero; a mano a mano che di forma, l'mRNA bicoide si dirige verso la cellula uovo e si accumula nella sua parte anteriore. Grazie alla disposizione di questi mRNA, la cellula uovo orienta i micotubuli del suo citoscheletro dando vita così a due poli differenti che definiscono l'asse anteroposteriore; questo asse principale dirige la formazione di altri assi che consentono alle varie parti del corpo, mentre si sviluppano, di occupare la propria posizione.
_fase 2: ben presto, nel corso dello sviluppo dell'embrione si attiva un'altra serie di geni che, grazie alla produzione di specifici fattori di trascrizione, inducono la formazione di un modello corporeo segmentato. Ogni segmento dell'embrione dà origine a specifiche caratteristiche nell'adulto.
_fase 3: a questo punto, nel moscerino cominciano a prendere forma strutture più specifiche. I segmenti corporei, e i prodotti proteici di alcuni geni che formano l'asse, determinano l'attivazione di importanti geni, chiamati geni omeotici, che stabiliscono quali parti del corpo si svilupperanno a ogni segmento. Un gene omeotico è il gene di controllo principale che regola una serie di altri geni adibiti allo sviluppo del piano strutturale di un organismo.
Tutti i geni omeotici osservati di moscerino contenevano una stessa sequenza di paia di basi azotate. Sequenze molto simili sono state scoperte in seguito nei geni di praticamente tutti gli organismi eucarioti fin ora esaminati. Queste sequenza di nucleotidi, dette homeobox, codificano peer proteine omeotiche che, attaccandosi a specifici enhancer, consentono di attivare o disattivare, durante lo sviluppo, determinati gruppi di geni.
_fase 4: nell'ultima fase dello sviluppo embrionale avviene il differenziomanto cellulare. Il processo di differenziamento comincia a partire da una cellula staminale totipotente, ossia una cellula che può dare origine a qualsiadi altro tipo di cellula che formerà l'individuo. Nel corso dello sviluppo, le cellule perdono via via questa capicità e sono in grado di dare origine solo a cellule del proprio stesso tipo.
EvoDevo

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