Гомеотический белок бикоид
| Гомеотический белок бикоид | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Организм | |||
| Символ | двоично-цифровой код | ||
| ЮниПрот | P09081 | ||
| |||
Гомеотический белок бикоид кодируется bcd материнского эффекта геном у дрозофилии . гомеотического белка бикоида Градиент концентрации формирует передне-заднюю (AP) ось во время дрозофилы эмбриогенеза . Bicoid был первым белком, который продемонстрировал действие морфогена . [2] Хотя бикоид важен для развития дрозофилы и других высших двукрылых, [3] он отсутствует у большинства других насекомых, где его роль выполняют другие гены. [4] [5]
Роль в формировании осевого рисунка
[ редактировать ]Бикоидная мРНК активно локализуется в передней части яйца плодовой мухи во время оогенеза. [6] вдоль микротрубочек [7] моторным белком динеином , [8] и сохраняется там за счет ассоциации с корковым актином . [9] Трансляция бикоида регулируется его 3'-UTR и начинается после отложения яйцеклетки. Диффузия и конвекция внутри синцития вызывают экспоненциальный градиент белка Bicoid. [2] [10] в течение примерно одного часа, после чего концентрации ядер Bicoid остаются примерно постоянными за счет клеточной обработки. [11] Альтернативная модель предполагает формирование градиента мРНК бикоида в эмбрионе вдоль кортикальных микротрубочек, который затем служит матрицей для трансляции белка Bicoid с образованием градиента белка Bicoid. [12] [13] [14] Белок Bicoid подавляет трансляцию каудальной мРНК и усиливает транскрипцию генов передней щели, включая горбуна, ортодентику и пуговицу.
Структура и функции
[ редактировать ]
Bicoid — один из немногих белков, который использует свой гомеодомен для связывания мишеней как ДНК, так и РНК, чтобы регулировать их транскрипцию и трансляцию соответственно. Гомеодомен Bicoid, связывающий нуклеиновую кислоту, был определен с помощью ЯМР . [15] Бикоид содержит богатый аргинином мотив (часть спирали, показанная на этом изображении в осевом направлении), который подобен тому, который обнаружен в белке ВИЧ REV , и необходим для связывания его нуклеиновой кислоты. [16]
Формирование градиента бикоидного белка является одним из самых ранних этапов формирования AP-паттерна эмбрионов плодовых мух. Правильная пространственная экспрессия нижестоящих генов зависит от устойчивости этого градиента к общим вариациям между эмбрионами, включая количество депонированных у матери bicoid мРНК и размер яйца. Сравнительная филогенетика [17] и экспериментальная эволюция [18] исследования предполагают наличие внутреннего механизма надежной генерации масштабированного белкового градиента Bicoid. Механизмы, которые были предложены для осуществления этого масштабирования, включают нелинейную деградацию Bicoid, [19] удержание ядра как зависящий от размера регулятор эффективного коэффициента диффузии белка Bicoid, [10] [20] и масштабирование потока цитоплазмы. [10]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Литтл СК, Ткачик Г., Ниланд Т.Б., Вишаус Э.Ф., Грегор Т. (март 2011 г.). «Формирование градиента морфогена Bicoid требует перемещения белка из передней локализованной мРНК» . ПЛОС Биология . 9 (3): e1000596. дои : 10.1371/journal.pbio.1000596 . ПМК 3046954 . ПМИД 21390295 .
- ^ Jump up to: а б Дривер В., Нюсляйн-Фольхард К. (июль 1988 г.). «Белок бикоид определяет положение эмбриона дрозофилы в зависимости от концентрации». Клетка . 54 (1): 95–104. дои : 10.1016/0092-8674(88)90183-3 . ПМИД 3383245 . S2CID 18830552 .
- ^ Грегор Т., МакГрегор А.П., Вишаус Э.Ф. (апрель 2008 г.). «Форма и функция градиента морфогена Bicoid у видов двукрылых с эмбрионами разного размера» . Биология развития . 316 (2): 350–358. дои : 10.1016/j.ydbio.2008.01.039 . ПМЦ 2441567 . ПМИД 18328473 .
- ^ Шуард Т. (ноябрь 2008 г.). «Дарвин 200: Под поверхностью» . Природа . 456 (7220): 300–303. дои : 10.1038/456300a . ПМИД 19020592 .
- ^ Шредер Р. (апрель 2003 г.). «Гены ортодентикул и горбуна заменяют бикоид у жука Tribolium». Природа . 422 (6932): 621–625. Бибкод : 2003Natur.422..621S . дои : 10.1038/nature01536 . ПМИД 12687002 . S2CID 4406927 .
- ^ Сент-Джонстон Д., Дривер В., Берлет Т., Рихштейн С., Нусслейн-Фольхард С. (1989). «Множественные этапы локализации бикоидной РНК на переднем полюсе ооцита дрозофилы ». Разработка . 107 : 13–19. doi : 10.1242/dev.107.Supplement.13 . ПМИД 2483989 .
- ^ Покрывка, штат Нью-Джерси, Стивенсон EC (сентябрь 1991 г.). «Микротрубочки опосредуют локализацию бикоидной РНК во время оогенеза дрозофилы» . Разработка . 113 (1): 55–66. дои : 10.1242/dev.113.1.55 . ПМИД 1684934 .
- ^ Вейл Т.Т., Форрест К.М., Гэвис Э.Р. (август 2006 г.). «Локализация бикоидной мРНК в поздних ооцитах поддерживается за счет постоянного активного транспорта» . Развивающая клетка . 11 (2): 251–262. дои : 10.1016/j.devcel.2006.06.006 . ПМИД 16890164 .
- ^ Вейл Т.Т., Партон Р., Дэвис И., Гэвис Э.Р. (июль 2008 г.). «Изменения в закреплении бикоидной мРНК подчеркивают консервативные механизмы во время перехода от ооцита к эмбриону» . Современная биология . 18 (14): 1055–1061. Бибкод : 2008CBio...18.1055W . дои : 10.1016/j.cub.2008.06.046 . ПМК 2581475 . ПМИД 18639459 .
- ^ Jump up to: а б с Хехт И., Раппель В.Дж., Левин Х. (февраль 2009 г.). «Определение масштаба градиента морфогена Bicoid» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (6): 1710–1715. Бибкод : 2009PNAS..106.1710H . дои : 10.1073/pnas.0807655106 . ПМК 2644102 . ПМИД 19190186 .
- ^ Грегор Т., Вишаус Э.Ф., МакГрегор А.П., Бялек В., Танк Д.В. (июль 2007 г.). «Стабильность и ядерная динамика градиента бикоидного морфогена» . Клетка . 130 (1): 141–152. дои : 10.1016/j.cell.2007.05.026 . ПМК 2253672 . ПМИД 17632061 .
- ^ Фригерио Г., Бурри М., Бопп Д., Баумгартнер С., Нолл М. (декабрь 1986 г.). «Структура пары генов сегментации и набора генов PRD дрозофилы как часть генной сети». Клетка . 47 (5): 735–746. дои : 10.1016/0092-8674(86)90516-7 . ПМИД 2877746 . S2CID 9658875 .
- ^ Спиров А., Фахми К., Шнайдер М., Фрей Э., Нолл М., Баумгартнер С. (февраль 2009 г.). «Формирование градиента морфогена бикоида: градиент мРНК диктует градиент белка» . Разработка . 136 (4): 605–614. дои : 10.1242/dev.031195 . ПМК 2685955 . ПМИД 19168676 .
- ^ Фахми К., Акбер М., Кай Х, Коул А., Хайдер А., Баумгартнер С. (2014). «αТубулин 67C и Ncd необходимы для создания кортикальной сети микротрубочек и формирования градиента бикоидной мРНК у дрозофилы» . ПЛОС ОДИН . 9 (11): e112053. Бибкод : 2014PLoSO...9k2053F . дои : 10.1371/journal.pone.0112053 . ПМЦ 4229129 . ПМИД 25390693 .
- ^ Бэрд-Титус Дж.М., Кларк-Болдуин К., Дэйв В., Каперелли К.А., Ма Дж., Рэнс М. (март 2006 г.). «Структура раствора нативного гомеодомена K50 Bicoid, связанного с консенсусным сайтом связывания ДНК TAATCC». Журнал молекулярной биологии . 356 (5): 1137–1151. дои : 10.1016/j.jmb.2005.12.007 . ПМИД 16406070 .
- ^ Ниссинг Д., Дривер В., Шпренгер Ф., Тауберт Х., Джекль Х., Ривера-Помар Р. (февраль 2000 г.). «Позиция 54 гомеодомена определяет транскрипционный и трансляционный контроль с помощью Bicoid». Молекулярная клетка . 5 (2): 395–401. дои : 10.1016/S1097-2765(00)80434-7 . hdl : 11858/00-001M-0000-0028-A069-9 . ПМИД 10882080 .
- ^ Грегор Т., МакГрегор А.П., Вишаус Э.Ф. (апрель 2008 г.). «Форма и функция градиента морфогена Bicoid у видов двукрылых с эмбрионами разного размера» . Биология развития . 316 (2): 350–358. дои : 10.1016/j.ydbio.2008.01.039 . ПМЦ 2441567 . ПМИД 18328473 .
- ^ Чунг Д., Майлз К., Крейтман М., Ма Дж. (январь 2014 г.). «Адаптация шкалы длины и амплитуды профиля градиента Bicoid для достижения надежного формирования рисунка у аномально крупных эмбрионов Drosophila melanogaster» . Разработка . 141 (1): 124–135. дои : 10.1242/dev.098640 . ПМЦ 3865754 . ПМИД 24284208 .
- ^ Эльдар А., Розин Д., Шило Б.З., Баркай Н. (октябрь 2003 г.). «Самоусиливающаяся деградация лигандов лежит в основе устойчивости градиентов морфогена» . Развивающая клетка . 5 (4): 635–646. дои : 10.1016/S1534-5807(03)00292-2 . ПМИД 14536064 .
- ^ Гримм О., Вишаус Э. (сентябрь 2010 г.). «Градиент бикоида формируется независимо от ядер» . Разработка . 137 (17): 2857–2862. дои : 10.1242/dev.052589 . ПМЦ 2938918 . ПМИД 20699297 .