淺談肢體發(fā)育中的基因調(diào)控

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1、淺錟狀怵咸育肀的暮遇調(diào)控摘要生物的個(gè)體發(fā)育是依照非常精確的程序進(jìn)行的，這種程序極其詳細(xì)的規(guī)定了身體的結(jié)構(gòu)，確定每一個(gè)發(fā)育事件發(fā)生的時(shí)間與地點(diǎn)。近年來，在深入研究基因結(jié)構(gòu)和功能的過程屮，人們逐漸認(rèn)識(shí)到生物個(gè)體發(fā)育的過程，實(shí)質(zhì)上是棊因表達(dá)的時(shí)空調(diào)節(jié)的展現(xiàn)，也就是在胚胎發(fā)生的特定時(shí)間內(nèi)、特定的細(xì)胞中，一個(gè)基因或一株基因出現(xiàn)或關(guān)閉其活性的綜合結(jié)果。本文主要就基因調(diào)控在肢體發(fā)育過程中所起到的作用和影響進(jìn)行了相對(duì)較為簡單的概述性介紹，一方面闡述了基因調(diào)控控制肢體發(fā)育的機(jī)理，另一方面介紹丫由于棊因調(diào)控過程屮的異常而導(dǎo)致的肢體畸形。借助

2、于發(fā)育生物學(xué)屮的相關(guān)技術(shù)手段可以幫助研宄人員了解基因調(diào)控中出現(xiàn)的錯(cuò)誤、出錯(cuò)的機(jī)理以及這些錯(cuò)誤所異致的肢體缺陷。掌握了這些“錯(cuò)誤”的來龍去脈有助于醫(yī)務(wù)工作者找到治療損傷和先天性肢體缺陷的方法，對(duì)于臨床疾病的預(yù)防和診治都冇著積極的意義。關(guān)鍵詞：肢體發(fā)育；基因調(diào)控；肢體缺陷1引言肢體發(fā)育是先天遺傳和后天環(huán)境中各種因素相互作用的結(jié)果［11。其中，遺傳決定身體發(fā)育的可能范圍，而環(huán)境、教育則影響遺傳潛力的發(fā)揮，以至決定發(fā)育的速度及達(dá)到的程度。這里本文主要探討遺傳因素對(duì)于肢體發(fā)育過程的作用和影響，具體而言，就是對(duì)肢體發(fā)育屮的基因調(diào)控做

3、一個(gè)相對(duì)簡單的介紹。在分子生物學(xué)出現(xiàn)之前，實(shí)驗(yàn)胚胎學(xué)家們一直都在試圖回答諸如“正在發(fā)育中的肢體中的細(xì)胞怎樣“分辨”左與右，璇與底，后與前？”、“什么確保上臂的骨髂形成時(shí)靠近（近側(cè)的）你的身體、而你的手指形成時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)分開（在末端的）？”以及“為什么僅僅在你手的底（前側(cè)）面形成起皺的掌面、竹面（竹側(cè)的）仍然是光滑的？”之類的問題，但是一直無法得到令人滿意的普遍使用的答案。隨著分子生物學(xué)的來臨，科學(xué)家們現(xiàn)在能夠分析指導(dǎo)肢體形成的特有的基因，分子生物學(xué)向研究人員提供了鑒別在如像肢體發(fā)育這樣的胚胎過程中涉及到的基因的手段，一旦一個(gè)基

4、因被克隆一一即是一旦它的DNA被分離出來一一它就成為一個(gè)強(qiáng)有力的研究工具［2］。通過讀出構(gòu)成基因的DNA的化學(xué)“函件”中的指令，科學(xué)家們就能夠預(yù)測它編碼的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。DNA片斷也能夠被用作為探針來確定在一個(gè)發(fā)育的胚胎屮，基因在何處才是活性的，何時(shí)才被轉(zhuǎn)移。也許最重要的是，一旦基因被克隆，科學(xué)家們就能夠改變基因的表達(dá)，將其轉(zhuǎn)到在那一般不會(huì)起作用的地方或者將其擋在它一般會(huì)起作用的地方，研究人員以這種方法可以開始探測基因在正常發(fā)育期間起的作用。除了滿足對(duì)生活奇跡的古老的好奇心之外，這樣的研宄也在幫助研宄人員了解出錯(cuò)和為什么出

5、錯(cuò)，這些錯(cuò)誤又會(huì)導(dǎo)致出哪些肢體缺陷。掌握了這些“錯(cuò)誤”的來龍去脈有助于醫(yī)務(wù)工作者找到治療損傷和先天性肢體缺陷的方法，對(duì)于臨床疾病的預(yù)防和診治都有著積極的意義。2肢體發(fā)育的決定一只由很多系統(tǒng)、組織和細(xì)胞組成的動(dòng)物來源于一個(gè)細(xì)胞:受精卵。它經(jīng)過分裂可以變成很多細(xì)胞，這些細(xì)胞如何變成不同細(xì)胞，取得不同的身份，冇不向的命運(yùn)？這是發(fā)育生物學(xué)的一個(gè)核心問題。有了不同身份的細(xì)胞，才能形成不同的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生不同的功能：紅細(xì)胞運(yùn)輸氧氣，心肌細(xì)胞泵血，神經(jīng)細(xì)胞參與思維……事實(shí)上，生物的個(gè)體發(fā)育是依照非常精確的程序進(jìn)行的，這種程序及其詳細(xì)的規(guī)定

6、了身體的結(jié)構(gòu)，確定每一個(gè)發(fā)育事件發(fā)生的時(shí)間與地點(diǎn)。近年來在深入研究基因結(jié)構(gòu)和功能的過程中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到生物個(gè)體發(fā)育的過程，實(shí)質(zhì)上是基因表達(dá)的吋空調(diào)節(jié)的展現(xiàn)，也就是在胚胎發(fā)生的特定時(shí)間內(nèi)、特定的細(xì)胞中，一個(gè)基因或一株基因出現(xiàn)或關(guān)閉其活性的綜合結(jié)果［3］。2.1基因調(diào)控生物的遺傳信息以基因的形式儲(chǔ)藏在細(xì)胞的DNA分子中的。隨著個(gè)體的發(fā)育，DNA有序地將遺傳信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)，執(zhí)行各種生理生化功能，完成生命的全過程。從DNA到蛋白質(zhì)，叫做“基因表達(dá)”，對(duì)這個(gè)過程的調(diào)節(jié)就稱為“基因表達(dá)調(diào)控”。人類作為真核生物具有多

7、極調(diào)控系統(tǒng)，主要發(fā)生在三個(gè)彼此相對(duì)獨(dú)立的水平上，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控，決定某個(gè)基因是否會(huì)被轉(zhuǎn)錄，并決定轉(zhuǎn)錄的頻率［41。真核細(xì)胞在特定時(shí)間通過差別基因轉(zhuǎn)錄選擇性地合成蛋白質(zhì)，轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控包括轉(zhuǎn)錄的激活和轉(zhuǎn)錄的阻抑，既與順式調(diào)控元件有關(guān)，又與反是作用因子有關(guān)；加工水平的調(diào)控，決定初始mRNA轉(zhuǎn)錄物被加工為能翻譯成多肽的信使RNA的途徑，選擇性剪接是一種廣泛存在的RNA加工機(jī)制，通過這種方式，一個(gè)棊因能編碼兩個(gè)或多個(gè)相關(guān)蛋G質(zhì)，產(chǎn)生蛋0質(zhì)多樣性,這是在RNA加工水平上調(diào)節(jié)基因表達(dá)的重要方式。翻譯水平的調(diào)控，決定某種mRNA是否真

8、正得到翻譯，如果能得到翻譯，還決定翻譯的頻率和吋間的長短。翻譯水平的調(diào)控機(jī)制，一般都是通過細(xì)胞質(zhì)中特異的mRNA和多種蛋白質(zhì)之間的相互作用來實(shí)現(xiàn)的。涉及到mRNA的細(xì)胞質(zhì)定位，mRNA翻譯的調(diào)控和mRNA穩(wěn)定性的調(diào)控等。2.2基因?qū)τ谥w發(fā)育的控制個(gè)體發(fā)育過程的階段性，總是遵循預(yù)定的方向和模式，這是由個(gè)體的基因型所決