От молекул ооцита дрозофилы к зародышу
Не все мРНК ооцита имеют своим источником питающие клетки. В частности, ген gurken , играющий ключевую роль в становлении переднезадней и дорсовентральной осей ооцита, транскрибируется в его ядре. Для этой РНК характерна строго выраженная внутриклеточная локализация. На стадии 7 она ассоциирована только с задним полюсом ооцита, на стадии 8 - с обоими полюсами, а на стадиях 8-10 - с переднеспинной зоной. Белок Gurken является секретируемым TGFальфа-подобным фактором роста , который передает сигнал к фолликулярным клеткам, обеспечивающим становление осей ооцита.
Сигнал в виде секретируемого фактора поступает к фолликулярным клеткам, окружающим заднюю часть ооцита, что обеспечивается соответствующей локализацией мРНК gurken. Это приводит к становлению переднезадней оси ооцита и поляризации его цитоскелета, построенного из микротрубочек, что является важнейшим условием дальнейшей локализации РНК.
Сигнал в виде фактора роста, поступающий из переднеспинной части ооцита к питающим клеткам, приводит к становлению дорсовентральной оси яйцевой камеры. Локализация мРНК gurken в переднеспинной части ооцита является следствием зависимого от цитоскелета перемещения ядра ооцита в эту зону цитоплазмы.
мРНК bicoid начинает транслироваться в месте ее локализации на переднем полюсе раннего зародыша вскоре после оплодотворения. На этой стадии зародыш представляет собой бесклеточный синцитий с многими ядрами. Образующийся белок диффундирует к заднему полюсу зародыша, образуя градиент концентрации вдоль его переднезадней оси. Белок Bicoid является гомеодоменным фактором транскрипции. Он активирует синтез РНК соответствующих генов только в ядрах, расположенных в передней половине зародыша. При этом активация генов зависит от концентрации фактора. Например, ген hunchback содержит высоко аффинный сайт связывания белка Bicoid и активируется как в местах высокой, так и низкой концентраций фактора. Гены orthodenticle и empty spiracles обладают низкоаффинными сайтами связывания фактора и начинают транскрибироваться лишь в ядрах, расположенных ближе к переднему концу зародыша.
По такому механизму формируются островки дифференцирующихся клеток передней части зародыша с разными группами экспрессирующихся генов.
Белок Bicoid способен функционировать не только как фактор транскрипции, но и как репрессор трансляции определенных РНК (например, caudal), с 3'UTR которых он прямо взаимодействует. В результате передняя локализация мРНК bicoid приводит к образованию обратного градиента концентрации белка Caudal , РНК которого исходно не локализована. В итоге пик концентрации этого белка имеет место в задней части зародыша, где он также определяет наборы транскрибирующихся генов.
