发育遗传学导论

Developmental Biology

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Summary

发展是通过其中一个单细胞胚胎转化为多细胞生物的复杂过程。发育过程遵循信息编码的 organism\ DNA 和遗传学家正在试着理解这些信息如何导致完全成形的有机体。

这个视频评论的发育生物学,包括控制各种胚胎过程的特定基因的鉴定领域的开创性研究。此外提供了导论发育遗传学家和突出的方法,用来回答他们,提出的主要问题。最后,几个应用程序,这些突出的方法的论述,为显示当前正在执行在这一领域的具体实验。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 发育生物学精要. 发育遗传学导论. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

每个有机体的发展被引导其 DNA 编码的遗传信息。通过研究基因如何控制发展的过程,例如细胞迁移和分化,发育遗传学领域的科学家们正在试图更好地理解复杂的多细胞生物体结构如何形成。

这个视频将目前的一些主要发现在这一领域,数目由发育遗传学家,主要的工具,科学家们用来回答这些问题,问的基本问题和最后,具体研究了今日正在进行发育遗传学。

让我们首先回顾一些已经形成发育遗传学领域的重要发现。

1865 年,位的奥地利修道士孟德尔用豌豆进行育种实验。他观察到豌豆的可见性状或"表型,"如种子的颜色,继承按照一致的规则。通过提出这些表型进行实际控制的一些无形的、 离散的遗传因素,孟德尔种植的遗传学领域的种子。

这些遗传因素是 1909 年由丹麦植物学家威廉 · 约翰森命名"基因"。然后,在 1910 年,托马斯 · 亨特 · 摩根和他的学生用果蝇作为模式生物来发现基因位于细胞核染色体中的物理结构。

1938 年,莎乐美 Gluecksohn Waelsch 显示一个特定的基因被称为脊索胚胎结构的发展需要。这是基因控制早期发育过程的最早证据之一。

1940 年,康拉德 Hal 沃丁顿提出在胚胎细胞分化沿路径或"命运",这由基因控制。他制定了一个隐喻为这一进程,精制未来 17 年,被称为"表观遗传的景观",细胞视作为一个大理石滚下山坡上对不同细胞的命运。路径由细胞随脊和谷的景观,反过来是由基因和其表达模式控制。

1952 年,沃尔夫冈 · Beermann 证实,虽然不同有机体中的细胞具有相同的遗传内容、 不同地区的染色体是活跃的和这个基因差异表达定义单元格标识。

一旦决定基因表达影响发展,接下来的问题是,哪些基因吗?要回答这个问题,在 20 世纪 70 年代,爱德华 B.刘易斯,克丽丝汀 Nusslein-佛尔哈德法和 Eric Weischaus 用于化学品随机突变基因在果蝇。通过这些突变屏幕,科学家发现了大量的基因控制的发展过程的每一步。

2007 年,国际财团的科学家开始着手创建集合的小鼠在其中每一个单一的基因,在每一个鼠标,一个是删除或"淘汰出局"。每个这些小鼠的表型目前被表征,并会给我们第一批目录的所有基因功能的一种哺乳动物。

既然我们已经回顾了根的领域,让我们看看发育遗传学家都试图回答的几个关键问题。

在受精的鸡蛋或受精卵,转化为多细胞胚胎期间,一些研究者们专注早期事件。这些事件取决于 Rna 和蛋白质都存放在蛋中的母亲,在一种现象被称为"产妇贡献"或"母体效应"的影响。科学家们感兴趣学习母亲的基因型对胚胎的表型的影响。

在发育遗传学的另一个中心问题是: 如何做基因完全相同的细胞采用不同细胞的命运?科学家们正在确定控制之间不同的细胞,包括告诉什么基因表达,细胞信号通路和何时来表达它们,在开发过程中的基因差异表达的许多因素。

最后,科学家们也在问,如何从早期的胚胎细胞非晶质,变成一个复杂的有机体,具有独特、 功能部件。这个身体的计划形成称为形态发生,科学家们正试图确定基因和管理这一进程的途径。

现在,你知道一些发育遗传学家都在问的问题,让我们回顾他们用来回答这些问题的技术。

科学家们可以通过破坏他们表达研究特定的基因,在发展中的作用。做到这一种方法是"敲"在生物体的 DNA 基因引入突变,或将它替换为非功能性 DNA。另外,基因的表达可以被"撞倒"引入将绑定到目标 mRNA 序列和防止生产的功能蛋白的寡核苷酸。

要确定哪些基因是负责特定的表型,科学家可以进行遗传屏幕。在转发的遗传屏幕,突变是随机生成的生物通过辐射或化学物质称为诱变剂。当一个突变体发现显示感兴趣的表型时,然后可确定未知的基因的突变。相反的方法是反向遗传屏幕,在那里科学家首先针对大量的具体的候选基因的中断,然后看看结果表型突变体。

最后,生物学家也感兴趣确定不同发育阶段基因表达。为测量基因表达的一个工具是微阵列,是点缀着包含要测试的基因序列的寡核苷酸芯片。在典型的实验中,两个不同发育阶段从生物体中提取的 RNA 用于生成两套不同的荧光标记探针,然后杂交基因芯片。然后可以从每个点在阵列上的荧光信号解释基因表达的变化。

牢记这些实验技术,让我们看看如何研究人员正在应用它们发育遗传学研究。

科学家们正在执行大规模遗传屏幕模式生物,线虫,寻找影响发展的基因。这通常是通过 RNA 干扰或 RNAi,过程藉以基因沉默使用小 RNA 分子。在这里,科学家们喂蠕虫与细菌包含针对大量的蠕虫病毒基因 RNAi 库和基因敲除对动物的发展的影响进行了分析。

其他研究人员正在执行前使用随机突变来识别发展表型的遗传屏幕。在这个实验中,研究人员利用基因诱捕技术进行诱变斑马鱼胚胎,在那里一个记者结构随机针对的是内含子的基因而使他们无法正常工作。科学家们然后可以轻松识别的动物的基因成功地破坏了通过寻找记者信号,和那些表现出一种发育缺陷可以有负责的基因鉴定。

最后,基因表达的不同类型的细胞在发育的生物体可以以貌取人微阵列来确定哪些基因在细胞的分化和专业化过程中打开或关闭。在此研究中,不同的细胞类型的单个神经元细胞株从视网膜发育。然后从这些细胞微阵列分析来识别每个特定的单元格类型的发展中发挥作用的基因提取 RNA。

你刚看了朱庇特的发育遗传学导论。这个视频回顾了一些历史的这一领域,大提问发育遗传学家,几种突出的方法,当前正在使用的实验室和特定的应用程序,则这些方法研究发育生物学亮点。一如既往,感谢您收看 !

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