発生遺伝学入門

Developmental Biology

Your institution must subscribe to JoVE's Advanced Biology collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Summary

開発は、単一 celled の胚は、多細胞生物に変換する複雑なプロセスです。発達過程は organism\ の DNA にエンコードされた情報によって導かれ、遺伝学者は、この情報が完全に形成された生物につながる方法を理解しようとしています。

このビデオのレビューなど様々 な萌芽期のプロセスを制御する特定の遺伝子の同定、発生生物学の分野で独創的研究。発達の遺伝や、それらに答えるため顕著な方法で主要な質問の概要も提供しています。最後に、これらの著名な手法のいくつかのアプリケーションは、この分野で現在実行されている特定の実験を示すために説明しました。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 発生生物学の必需品. 発生遺伝学入門. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

すべての有機体の開発は、その DNA にエンコードされた遺伝情報によって導かれます。遺伝子が細胞の移動・分化などの発達プロセスを制御する方法を研究することによって発生遺伝学の分野の科学者は、多細胞生物の複雑な構造の形成方法を理解しようとしています。

このビデオは発達の遺伝学者、科学者を使用して、これらの質問に答えるための主要なツールの基本的な質問の数は、この分野の主要な発見のいくつかを紹介し、最後に、特定の研究発達の遺伝学に今日行われています。

発生遺伝学の分野を形成している重要な発見のいくつかの見直しから始めましょう。

1865 年に、オーストリアの修道士、グレゴール ・ メンデルはエンドウ豆と繁殖実験を行った。彼はエンドウ豆の目に見える特徴や種子の色など「表現型」は、一貫した規則に従って継承された観察しました。これらの表現型がいくつか目に見えない、離散遺伝要因によって実際に制御される提案、メンデルは、遺伝学の分野の種を植えた。

これらの遺伝要因は、1909 年に、デンマークの植物学者ヴィルヘルム ・ ヨハンセンによって強調によって「遺伝子」を名づけられました。その後、1910 年にトーマス ・ ハント ・ モーガンと彼の学生使用ミバエ ショウジョウバエ モデル有機体として発見、遺伝子は染色体と呼ばれる細胞核の物理構造に見られます。

1938 年、サロメ Gluecksohn Waelsch は特定の遺伝子が、脊索と呼ばれる萌芽期の構造の開発のため必要があることを示した。これは初期の発達過程を遺伝子に制御最古の証拠の間でだった。

1940 年にコンラッド Hal ワディントンに沿ってパス、または「運命」の遺伝子によって制御される胚の細胞を区別することを提案します。彼は次の 17 年にわたって洗練されたセルが異なった細胞運命に向かって丘を転がり落ちる大理石と見られている「エピジェネティックな風景」と呼ばれる、このプロセスため隠喩を策定しました。尾根と遺伝子とその発現パターンによって制御されている風景の中谷セル フォローによって実行されるパス。

1952 年、ヴォルフガング Beermann 確認生物の異なるセル同じ遺伝的コンテンツがありますが、染色体の異なった地域がアクティブで、この差動遺伝子発現は、セル id を定義します。

一度開発遺伝子発現に影響を及ぼすことが確認されました、次の質問はだった、どの遺伝子ですか。これに答えるため、1970 年代に、エドワード ・ ルイス、クリスティアーネ ・ Nusslein = フォルハルトとエリック Weischaus は、ランダムにミバエの遺伝子を変異させる化学薬品を使用しました。これらの突然変異の画面を通じては、科学者は、開発プロセスの各ステップを制御する遺伝子の数が多いを識別されます。

2007 年に科学者の国際コンソーシアムがマウスすべての単一の遺伝子は、それぞれのマウスの 1 つを削除または「ノックアウト」コレクション作成仕事を始めた各これらのマウスの表現型特徴とされているが現在、哺乳類のすべての遺伝子の機能の最初のカタログを与える私たち。

今ではフィールドの根を確認しましたところ、発達の遺伝学者が答えようとしているいくつかのキーの質問を見てみましょう。

一部の研究者は、受精、受精卵の多胚への変換中に初期のイベントに注力しています。これらのイベントは、「母性的な貢献」または「母性効果」と呼ばれる現象で、母親が卵で沈殿する蛋白質および Rna に依存します。科学者は胎児の表現型に影響を与える母親の遺伝子型を学習に興味があります。

発生遺伝学のもう一つの中央の質問は: 遺伝的に同一の細胞はどのように異なった細胞運命を採用?科学者たちはどのような遺伝子を表現するため、セルを伝えるシグナル伝達経路を含む、さまざまな細胞や開発中に、それらを表現する間差分の遺伝子発現を制御する多くの要因を識別します。

最後に、科学者は、初期の胚細胞の非晶質質量はどのように求めているも、明瞭で、機能的な部分と複雑な生物に変身します。このボディ計画の成立形態と科学者は、遺伝子およびこのプロセスを支配する経路を同定しようとしています。

今では、発達の遺伝学者が求めている質問のいくつかを知っている彼らはこれらの質問に答えるために使用している技術を確認してみましょう。

科学者は、式を混乱させることによって開発の特定の遺伝子の役割を学ぶことができます。これを行う 1 つの方法は、「抜き合わせ」生物の DNA の遺伝子の突然変異の導入または機能しない DNA に置き換えることによる。また、遺伝子発現を「倒す」ターゲット mRNA シーケンスと機能蛋白質生産を防ぐためにバインドするオリゴヌクレオチドを導入することによって。

特定の表現型に責任がある遺伝子を識別するために科学者は、遺伝子スクリーニングを実行できます。前方遺伝学的スクリーニングの突然変異がランダムに生物に放射線や化学物質の変異原性物質として知られているが生成されます。関心の表現型を表示するために突然変異体が見つかったら変異した未知の遺伝子、識別することができます。逆のアプローチは逆遺伝学的スクリーニングを科学者がまず混乱の特定の候補者の遺伝子の数が多いを対象とし、変異体の結果の表現で探します。

最後に、生物学者は、発達段階別に遺伝子発現を決定する際に興味を持っています。遺伝子発現を測定する 1 つのツールは、テストする遺伝子の配列を含むオリゴヌクレオチドが点在チップであるマイクロ アレイです。典型的な実験では、2 つの異なる発達段階で生物から抽出した RNA、マイクロ アレイにハイブリダイズが蛍光に分類されたプローブの 2 つの異なるセットが生成されます。遺伝子発現の変化は、アレイ上の各ドットの蛍光信号から解釈できます。

念頭に置いてこれらの実験技術、研究者適用発生遺伝学を研究する方法を見てをみましょう。

科学者は、開発に影響を与える遺伝子を線虫などのモデル生物、大規模遺伝子スクリーニングを行っています。これは通常、RNA 干渉や RNAi プロセスを介して行われます小さな RNA 分子を使って遺伝子は沈黙したという。ここでは、科学者は、細菌ワーム遺伝子の多数に対して設計されている RNAi ライブラリを含む、動物の開発の遺伝子の打撃の効果を分析したワームを供給しました。

他の研究者は、発達的表現型を識別するためにランダムな突然変異を使用して前方の遺伝子スクリーニングを実行しています。この実験では、研究者は、mutagenize ゼブラフィッシュ胚、レポーター構成はランダムに遺伝子のイントロンを対象とし、機能しないそれらをレンダリングするのに遺伝子トラップ法を使用しました。科学者レポーター信号を捜すことによって遺伝子が正常に中断される動物を簡単に識別することができます、それらの発達障害を示す責任がある遺伝子を持つことができます。

最後に、発展途上の有機体の異なったセルタイプ発現はどの遺伝子が細胞の分化と専門化の間にオンまたはオフを識別するためにマイクロ アレイによるプロファイルできます。この研究では、異なる種類の細胞の単一神経細胞は発展途上の網膜から分離されました。RNA は、各特定の細胞のタイプの開発の役割を担う遺伝子を識別するためにマイクロ アレイの分析のこれらの細胞から抽出しました。

ゼウスの発生遺伝学入門を見てきただけ。このビデオでは、このフィールドのいくつか歴史のハイライトは発達の遺伝学者、ラボ、および進化の生物学の勉強にこれらのアプローチの特定のアプリケーションで現在使用されている著名な手法のいくつかの大きな質問を検討しました。いつも見てくれてありがとう!

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE

Applications