Come può la morfogenesi essere influenzata dall'espressione genica

La regolazione dell'espressione genica svolge un ruolo vitale nella morfogenesi controllando i meccanismi cellulari della divisione cellulare e della specializzazione cellulare. Inoltre, il comportamento cellulare come la migrazione cellulare, le proprietà cellulari come l'adesione cellulare e l'apoptosi sono anche controllati dalla regolazione dell'espressione genica, promuovendo la morfogenesi.

La morfogenesi è il processo biologico attraverso il quale un organismo sviluppa la sua forma. È guidato da vari processi cellulari e di sviluppo come la divisione cellulare, la specializzazione cellulare, l'apoptosi, la migrazione cellulare e l'adesione cellulare. Poiché questo processo controlla la distribuzione speciale di un organismo, la morfogenesi si verifica principalmente durante lo sviluppo embrionale. Le molecole responsabili della morfogenesi sono morfogeni. Sono fattori di crescita nascosti che inducono diverse vie di segnalazione intracellulare. Il gradiente di concentrazione dei morfogeni determina il destino della cellula. Il destino della cellula è determinato attraverso le interazioni di morfogeni con DNA cellulare a diversi livelli.  La matrice genetica o il genoma di quel particolare organismo e l'ambiente sono due fattori coinvolti nella determinazione della morfogenesi di una particolare entità.

Aree chiave coperte

1. Cos'è la morfogenesi
      - Definizione, Ruolo, Morfogeni
2. Come può la morfogenesi essere influenzata dall'espressione genica
     - Regolazione dell'espressione genica attraverso Morfogeni

Termini chiave: gradiente di concentrazione, morfogenesi, morphogenes, regolazione dell'espressione genica, vie di segnalazione

Cos'è la morfogenesi

La morfogenesi è il processo dello sviluppo embrionale mediante il quale un organismo, un organo o un tessuto sviluppa la sua forma. Si manifesta attraverso vari processi cellulari come la divisione cellulare, la specializzazione cellulare, la migrazione cellulare, l'adesione cellulare e l'apoptosi. È coinvolto nell'organizzare le cellule anche durante la fase adulta. Si verifica anche negli organismi unicellulari. La morfogenesi nelle piante avviene principalmente attraverso la crescita differenziale. Generalmente, le piante contengono tessuti morfogenetici permanenti il ​​cui potenziale morfogenetico dipende dall'ambiente. La morfogenesi viene indotta mediante l'invio di molecole di segnalazione note come morfogeni prodotto da cellule specializzate adiacenti alle cellule generiche.  

Come può la morfogenesi essere influenzata dall'espressione genica

I morfogeni sono le molecole responsabili della morfogenesi. Loro sono fattori di crescita idrosolubili che portano il loro effetto attraverso l'induzione di percorsi di segnalazione. Alcune vie di segnalazione sono la polarità delle cellule planari (PCP, notch signaling, WNT), sonic hedgehog (SHH), proteina morfogenetica ossea (BMP), acido retinoico (RA) e il fattore di crescita dei fibroblasti (FGF). i morfogeni determinano il destino della cellula Questi percorsi di segnalazione attivano in definitiva i fattori di trascrizione che alterano l'espressione genica. La regolazione dell'espressione genica attraverso le cascate di segnalazione cellulare è mostrata in Figura 1.

Figura 1: Regolazione dell'espressione genica mediante cascata di cellule di segnalazione

Ad esempio, il percorso FGF stimola molecole di segnalazione come ERK, che regola l'espressione genica sia a livello trascrizionale che post-traduzionale. La via FGF è un tipo di via di segnalazione del recettore della tirosina chinasi del recettore intracellulare, che si attiva in seguito al legame con fattori di crescita, ormoni e citochine. La regolazione dell'espressione genica attraverso la via FGF è mostrata in figura 2.

Figura 2: Percorso FGF

Pertanto, le reti di regolazione genica regolano l'espressione genica, regolando i livelli di mRNA e proteine ​​in una cellula attraverso vari tipi di regolatori molecolari che interagiscono tra loro. La regolazione dell'espressione genica gioca un ruolo vitale nella morfogenesi controllando i meccanismi cellulari della divisione cellulare e della specializzazione. Inoltre, il comportamento cellulare come la migrazione cellulare, le proprietà cellulari come l'adesione cellulare e l'apoptosi sono controllati anche dalla regolazione dell'espressione genica, promuovendo la morfogenesi. Quindi, concentrazioni più elevate di morfogeni causano un alto livello di regolazione dell'espressione genica mentre basse concentrazioni di morfogeni causano un basso livello di espressione genica.

Conclusione

La morfogenesi è il processo biologico attraverso il quale viene determinata la forma di un animale o di una pianta. I morfogeni sono molecole di segnalazione extracellulare prodotte da cellule adiacenti per promuovere la morfogenesi di cellule generiche attraverso la regolazione dell'espressione genica durante la morfogenesi.

Riferimento:

1. Basson, Albert. "Segnalazione nella differenziazione cellulare e nella morfogenesi." Prospettive di Cold Spring Harbour in Biologia, Disponibile qui.

Cortesia dell'immagine:

1. "Gene Regulatory Network" (dominio pubblico) via Commons Wikimedia
2. "FGF Pathway tm" di Tylermiyawaki - Opera propria (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia