프랑스 국기 모형

French flag model
농도 구배 구축 모델; 미세한 노란색-주황색 윤곽은 셀 경계선이다.[1]
프랑스의 국기는 삼색 조공이다.

프랑스 국기 모델은 1960년대 루이스 월퍼트가 설명한 형태겐의 개념적 정의다.[2][3] 모포겐은 모포겐 농도에 따라 특정 세포 반응을 생성하기 위해 세포에 직접 작용하는 신호 분자로 정의된다. 초기 개발 동안, 모포겐 그라데이션은 뚜렷한 공간적 순서로 다른 종류의 세포들을 생성한다. 프랑스 국기 패터닝은 다른 것들과 결합하여 종종 발견된다: 척추동물 사지 발달은 튜링을 보완적 패턴과 겹치는 많은 표현형들 중 하나이다(이 경우 튜링 패턴).[4]

개요

프랑스 국기 모델에서, 프랑스 국기는 세포 분화에 대한 모포겐의 영향을 나타내기 위해 사용된다: 모포겐은 농도에 따라 세포 상태에 영향을 미치고, 이러한 상태는 프랑스 국기의 다른 색상으로 표현된다: 고농도의 경우 "파란색" 유전자를 활성화하고, 저농도의 경우 "흰색" 유전자를 활성화하며, "빨간색" 서빙을 사용한다.g 필요한 농도 임계값보다 낮은 셀의 기본 상태로 한다.

프랑스의 국기 모델은 대표적인 드로필라 생물학자 피터 로렌스가 옹호했다. Christiane Nüsslein-Volhard는 Drosophila syncytial bara의 경사로에 존재하는 전사 인자 중 하나인 최초의 모포겐인 Bicoid를 확인했다. 게리 슈트루흘과 스테판 코헨의 두 실험실은 그 후 분비 신호 단백질인 데카펜타플렉틱(Decapentaplegic, 성장인자 베타 변환의 드로소필라 호몰로뉴)이 드로필라 개발 후기 단계에서 모포겐 역할을 한다는 것을 증명했다. 그 물질은 조직 발달의 패턴, 특히 조직 내의 다양한 특화된 세포 유형의 위치를 지배한다. 그것은 국부적인 원천으로부터 퍼지고 발전하는 조직 전체에 걸쳐 농도 구배를 형성한다.

잘 알려진 형태균은 다음과 같다: 데카펜타플렉틱/변형 성장인자 베타, 고슴도치/소닉 고슴도치, 날개 없는/Wnt, 표피 성장인자, 섬유질 성장인자.

가장 초기 및 가장 잘 연구된 형태균 중에는 초기 드로필라 멜라노가스터(과일파리) 배아 내에서 확산되는 전사인자가 있다. 그러나 대부분의 형태균은 세포 사이에 신호를 보내는 분비 단백질이다.

형태균은 화학적으로 정의되지 않고 개념적으로 정의되기 때문에 레티노산 같은 단순한 화학물질도 형태균의 역할을 할 수 있다.

어려움

프랑스 국기 모델의 기본은 모포겐이 개별 세포가 구배 농도를 판독하면서 자율적으로 구배를 형성한다는 생각이다. 그런 다음 셀은 특정 분화로 특정 수준의 경사로에 반응하여 경사로가 자신이 있다고 나타내는 위치와 일치한다. 형태생식을 이해하는 중요한 모델로 널리 받아들여지지만, 모든 발달 생물학자들이 보편적으로 받아들이는 것은 아니다. 형태생식의 모든 구배 기반 모델의 어려움은 나탈리와 리처드 고든에 의해 광범위하게 검토되었으며 다음과 같은 7가지[5] 특정 사항을 포함한다.

  1. 일정한 상태에서 구배를 유지하기 위해서는 싱크대가 있어야 한다. 즉, 확산 분자가 도중에 파괴되거나 제거되는 방법이 있다. 싱크대는 구배 모델을 호출할 때 조차 고려되는 경우가 거의 없다.
  2. 경사도가 설정되려면 좁은 공간에서 확산이 일어나야 한다. 그러나 액솔로틀과 같은 많은 유기체는 비텔린 막과 젤리 층을 제거하고 흐르는 물에서 발육이 일어나도 정상적으로 발달한다.
  3. 확산은 온도에 따라 다르지만 알을 어미에게서 바깥으로 낳은 동물의 광범위한 온도에서 정상적으로 발달할 수 있다.
  4. 확산 구배는 잘 확장되지 않지만 배아는 다양한 크기로 나온다.
  5. 확산 구배는 중첩 원리를 따른다. 이것은 한 방향으로 한 물질의 경사로가, 수직 방향으로 같은 물질의 경사로가 2차원 경사가 아닌 대각선 방향으로 단차원 경사로가 된다는 것을 의미한다. 발달 생물학자들은 2차원 그라데이션 시스템이 2개의 서로 다른 선원과 싱크대를 가진 2개의 형태소 그라데이션이 필요함에도 불구하고 종종 2차원 그라데이션의 발생을 일으킨다.
  6. 특히 발생 발생 시 흔히 발견되는 낮은 농도에서 구배변동은 항상 발생하며, 특정 농도 임계값에 대한 개별 셀의 특정 반응이 문제가 된다.
  7. 각 세포는 모포겐 농도를 정확하게 "읽을 수 있어야 하고 그렇지 않으면 조직 사이의 경계가 누더기가 된다. 그러나 이런 누더기 경계는 개발상 드물다.

참조

  1. ^ Knabe J.F.; et al. (2008). Evolution and Morphogenesis of Differentiated Multicellular Organisms: Autonomously Generated Diffusion Gradients for Positional Information. Artificial Life XI: Proceedings of the Eleventh International Conference on the Simulation and Synthesis of Living Systems.
  2. ^ Wolpert L (October 1969). "Positional information and the spatial pattern of cellular differentiation". J. Theor. Biol. 25 (1): 1–47. doi:10.1016/S0022-5193(69)80016-0. PMID 4390734.
  3. ^ Wolpert, Lewis; et al. (2007). Principles of development (3rd ed.). Oxford [Oxfordshire]: Oxford University Press. ISBN 0-19-927536-X.
  4. ^ Sharpe, James; Green, Jeremy (2015). "Positional information and reaction-diffusion: two big ideas in developmental biology combine". Development. 142: 1203–1211. doi:10.1242/dev.114991.
  5. ^ 고든, NK, 고든, R. 배아 분화의 기관: 세포 상태 분할기 이론 생물학과 의학 모델링, 2016년 13(11)

외부 링크