Back to chapter

25.8:

Kararlılık

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Determination

Languages

Share

– [Öğretmen] İnsan embriyolarında, herhangi bir dokuyu oluşturabilen olgunlaşmamış hücreler, iki aşamalı bir proses, özelleşme ve determinasyon ile tedricen belli olgun hücre tiplerine tahsis edilirler. İlk özelleşme aşaması bir hücrenin embriyo içindeki konumunun sonucudur, dorsal ventral geçitte nerede olduğu ve komşularının ürettiği sinyaller gibi. Bu konumsal elementler bir hücreyi eşsiz bir faktör kombinasyonuna maruz bırakır, bu da hücreyi nöral oluşum gibi bir gelişim yoluna yönlendirir. Bu özelleşen hücreler embriyodan çıkarılarak temel büyüme ortamı içeren bir tabak gibi nötr bir ortama konulursa, bunlar tahsis edildikleri hücre tipini, burada nöronları oluşturmaya devam eder. Ama, protein veya başka faktörler eklenirse, hücrenin kaderi değiştirilebilir, böylece nöron oluşturmak üzere özelleşen yapılar, deri gibi başka dokular oluşturmak üzere tekrar yönlendirilebilir. Bir embriyodaki konumsal faktörlerin sürekli hareketi özelleşen hücrelerin ikinci aşamaya, determinasyona girmesine yol açar. Bunun tersine, determinasyonlu hücreler çıkarılarak farklı sinyalleri olan yeni bir embriyon bölgesi gibi nötr olmayan bir ortama eklenirse, nöron oluşturmaya devam ederler, hücre kaderi değişmez. Böylece hücreler, nihai olarak, farklı özelliklere sahip nöronlar gibi olgun hücreler oluşturmak üzere farklılaşmadan önce, sıralı özelleşme ve determinasyon hareketiyle tedricen belli bir doku tipine yönlendirilirler.

25.8:

Kararlılık

Embriyogenez sırasında, hücreler iki aşamalı bir süreçle farklı kaderlere aşamalı olarak bağlı hale gelir: spesifikasyon ve ardından determinasyon. Spesifikasyon, erken bir embriyonun bir segmentinin çıkarılmasıyla, dokunun örnek olarak basit medyumlar ile birlikte bir petri kabında kültürlenmesi ve ardından gözlemlenmesi ile gösterilebilir. Kültür bölgesi, normalde embriyoda üreteceği hücre tiplerine yol açarsa, bu spesifikasyonun var olduğu anlamına gelir. Bunun aksine eğer bir embriyo bölgesi alınarak farklı proteinler içeren komleks medyum ile birlikte bir petri kabı gibi “non-nötral” bir ortama ve hatta embriyonun farklı bir bölgesine alınsa da beklenen hücre tipine yol açarsa determinasyondan bahsedilir. Spesifikasyon ve determinasyon, benzersiz morfolojilere ve işlevlere sahip olgun dokuların üretildiği farklılaşmanın son aşamasından önce gelen bir hücrenin gelişim yolundaki iki ardışık aşamadır.

In Vitro Spesifikasyon Gösterimi

Spesifikasyonu incelemek için, araştırmacılar önce bir embriyonun farklı bölgelerinin normal türevlerini anlamalıdır. Bunu başarmak için, embriyonik gelişimin erken evrelerinde hücrelerin boyanması veya etiketlenmesi, tüm embriyoların kültürlenmesi ve işaretli hücrelerin nerede sona erdiğini izleyerek oluşturulan kader haritaları sıklıkla kullanılır. Örneğin, tavukta kullanılan bu tür teknikler, embriyonun merkezinde bulunan farklı bölgelerin (yaklaşık olarak saat 9 ve saat 3 yönlerinde) göç edebilen ve periferik sinir sistemini üretebilen nöral tepe hücrelerine yol açtığını göstermiştir.

Önemli olarak, bu sinirsel hedefli alanlar gastrulasyonun erken evrelerinde (embriyo üç katmanlı bir yapıya dönüştüğünde) protein belirteçlerini veya hücre tipinin herhangi bir belirgin özelliğini ifade etmeye başlamadan önce eksize edilebilir. Sinyal faktörlerinin kaynağı olabilecek herhangi bir altta yatan doku kazındığında ve bu eksplantlar basit bir ortamda kollajen damlaları içinde kültürlendiğinde, tipik nöral krest transkripsiyon faktörlerini ifade eden hücreler üretirler. İlginç bir şekilde, bazı hücreler, bu hücre kaderinin bir başka özelliği olan doku parçasının vücudundan uzaklaşırken bile gözlemlenir. Bu deneyler, nöral tepenin spesifikasyonunun embriyonik gelişim sırasında erken gerçekleştiğini göstermiştir ve bu çalışmanın çoğu tavukta yapılsa da, daha yeni kanıtlar tavşanda benzer bir spesifikasyon modelini göstermektedir; bu organizmaların her ikisi de insan embriyonik gelişimi için modeller olarak kullanılmaktadır.

Spesifikasyonun Arkasındaki Sinyali Anlama

Bir embriyo bölgesinin özellikleri kanıtlandıktan sonra, araştırmacılar protein sinyallerinin ve embriyodaki dokunun konumunun bir hücrenin belirli bir gelişimsel yola nasıl gönderilmesiyle sonuçlandığını belirlemekle de ilgileniyorlar. Nöral tepe için, araştırmacılar proteinlerin bir arada, aralarında kemik morfogenetik proteinler ve fibroblast büyüme faktörleri, doku abutting veya prospektif nöral ibik altında yatan kaynaklanan bu hücre kaderini neden belirledik. Bu tür sinyaller, nöral krest yolağında kullanılan protein belirteçlerinin ekspresyonuna yol açarlar.

Suggested Reading

Simões-Costa, Marcos, and Marianne E. Bronner. “Insights into Neural Crest Development and Evolution from Genomic Analysis.” Genome Research 23, no. 7 (July 2013): 1069–80. [Source]

Simões-Costa, Marcos, and Marianne E. Bronner. “Establishing Neural Crest Identity: A Gene Regulatory Recipe.” Development (Cambridge, England) 142, no. 2 (January 15, 2015): 242–57. [Source]

Bhatt, Shachi, Raul Diaz, and Paul A. Trainor. “Signals and Switches in Mammalian Neural Crest Cell Differentiation.” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 5, no. 2 (February 2013). [Source]