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分節遺伝子は、分節生物の各反復単位の組織パターンを指定する機能を持つ遺伝子の総称である。動物は体節から構成されているが、ショウジョウバエの体節にはさらに細分化された区画も含まれる。ショウジョウバエ胚の分節と発達に寄与する遺伝子クラスは 5 つある。これらの 5 つの遺伝子クラスには、座標遺伝子、ギャップ遺伝子、ペアルール遺伝子、体節極性遺伝子、およびホメオティック遺伝子が含まれる。ショウジョウバエ胚では、ペアルール遺伝子が奇数スキップ遺伝子と偶数スキップ遺伝子をパラ体節として定義し、胚に 7 本の縞模様が現れる。次の遺伝子クラスである体節極性遺伝子では、個々の体節にそれぞれ前極と後極があり、結果として 14 の体節となる。[1] [2]ショウジョウバエのDrosophila melanogasterでは、体節極性遺伝子がWntシグナル伝達経路とHedgehogシグナル伝達経路を介したシグナル伝達を制御することで、各胚の体節内の前部と後部の極性を定義するのに役立ちます。体節極性遺伝子は、ギャップ遺伝子とペアルール遺伝子の発現に続いて胚で発現します。これらの遺伝子の最も一般的な例は、Drosophila melanogasterのengrailedとgooseberryです。[3]体節極性は胚発生の最後のステップであり、各体節の半分が削除され、その半分のセグメントを置き換えるために鏡像が複製されて反転されるという繰り返しパターンです。このようにして、パターン要素が形成されます。[4]
ショウジョウバエの体節極性
セグメンテーション極性は、セクション内のパターンを区別する機能を果たすモルフォゲンの放出中に発生します。 [5]パターンの発達は、これらのモルフォゲンの勾配に依存します。[5]
エングレイルド
ショウジョウバエでは、engrailed遺伝子は各体節の後部にある細胞でのみ発現している。[6]その役割は、各体節の後部と前部を区別することです。engrailedの発現は一般的に後部区画の細胞に限定されていますが、研究では他の機能がある可能性が示唆されています。[7]
グーズベリー
グーズベリー遺伝子の分節における役割は、幼虫の分節形成に必要な分節遺伝子の分節極性クラスに関与していると考えられていた。これは、胚発生中に幼虫の分節の半分が残りの半分の分節に置き換わるが、極性が逆であることから、グーズベリーは単一の遺伝子であると示唆されていたためである。[8]しかし、このメカニズムは、1つではなく、グーズベリー（gsb）とグーズベリーニューロ（gsbn）と呼ばれる2つの重複した遺伝子によって制御されていると考えられている。[9]
中枢神経系（CNS）の発達
ショウジョウバエの接合子に関する研究では、いくつかの分節極性遺伝子が神経芽細胞の形成と神経芽細胞としてのアイデンティティへの細胞の分化に関わる分節に不可欠であり、それによって中枢神経系が発達することが示されている。[10]ショウジョウバエのこれらの遺伝子の機能喪失変異に関する研究では、分節極性遺伝子の相互作用が神経芽細胞の分裂にも関与し、神経芽細胞の量と特異性に影響を与えることが示唆されている。[11]
参考文献
- ^ 「インタラクティブフライ、ショウジョウバエ」。2015年10月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年10月2日閲覧。
- ^ サンダース、マーク・フレデリック、ボウマン、ジョン・L.（2019）。遺伝子解析：統合アプローチ（第3版）。ニューヨーク：ピアソンエデュケーション社。ISBN 978-0134605173。
- ^ 「Polarity」。生物学の記事、チュートリアル、オンライン辞書。2019年10月7日。 2023年5月26日閲覧。
- ^ Perrimon, N., & Mahowald, AP (1987). ショウジョウバエにおける体節極性遺伝子の多様な機能。発達生物学、119(2), 587-600。
- ^ ab 「ショウジョウバエの体節極性：細胞間シグナル伝達とパターン形成の起源」。2015年10月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2015年10月2日閲覧。
- ^ 「ショウジョウバエにおける体節極性遺伝子の複数の機能」(PDF) 。 2015年10月3日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2015年10月2日閲覧。
- ^ Brower DL. ショウジョウバエ成虫原基におけるEngrailed遺伝子発現。The EMBO Journal。1986;5(10):2649-2656。
- ^ He, H., & Noll, M. (2013). ショウジョウバエ胚の中枢神経系と分節におけるグーズベリーとグーズベリーニューロの異なる機能と重複機能。発達生物学、382(1), 209-223。
- ^ Bopp, D., Burri, M., Baumgartner, S., Frigerio, G., & Noll, M. (1986). ショウジョウバエの分節遺伝子pairedおよび機能的関連遺伝子における大きなタンパク質ドメインの保存。Cell, 47(6), 1033-1040。
- ^ Patel, NH, Schafer, B., Goodman, CS, & Holmgren, R. (1989). ショウジョウバエの神経発生における体節極性遺伝子の役割。遺伝子と発達、3(6), 890-904。
- ^ Bhat, KM (1999). ショウジョウバエの神経発生における神経芽細胞形成とアイデンティティ指定における分節極性遺伝子。Bioessays、21(6)、472-485。