developmental genetics
DESCRIPTION
Developmental Genetics. Developmental Genetics. Topics : I. Genetic Basis of Differentiation II. Control of Gene Expression in Differentiation III. Nature of Determination. Development ของ organism. การเจริญพัฒนา Single fertilized egg cell เป็น embryo และไปเป็น adult - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/1.jpg)
1
![Page 2: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/2.jpg)
2
Developmental Genetics
Topics : I. Genetic Basis of Differentiation II. Control of Gene Expression in
DifferentiationIII. Nature of Determination
![Page 3: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/3.jpg)
3
Development ของ
organism การเจรญพั ฒนา Single fertilized egg cel
l เป็�น embryo และไป็เป็�น adult Adult ป็ระกอบด้�วย cells จ�านวนหลายtrillions (1012)
ซึ่��งถู!กจ ด้เป็�นองค์#กรได้� organs ต่%าง ๆ Organ ป็ระกอบด้�วย tissues กล'%มต่%าง ๆ ที่*�
ม*หน�าที่*�และค์วามชำ�านาญต่%างก น Tissue ค์,อ กล'%มเซึ่ลล#ที่*�ม*ร!ป็ร%างและ หน�าที่*�ค์ล�าย
ก น
![Page 4: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/4.jpg)
4
Cell Differentia
tion
![Page 5: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/5.jpg)
5
Embry onic d
evelop ment
ของAmphioxus
![Page 6: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/6.jpg)
6
Differentiation การแสด้งออกของ ค์'ณล กษณะพัเศษ(specialized characteristics) ของเซึ่ลล#type ต่%าง ๆ
Specialized cellular functions ข�1นก บ 1) Proteins : structural proteins for
cell shapes2) Enzymes : specific chemical reactions3) Hormones : signals from cell to cell
![Page 7: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/7.jpg)
7
Genetics ของ Developmental
Pathway
วเค์ราะห# ด้�วย Mutation Developmental pathway ป็ระกอบ
ด้�วยเหต่'การณ#ใน differentiation ที่�าให�เกด้โค์รงสร�างของ tissues และorgans หร,อก4ค์,อ Phenotypes
ของ differentiated cells
![Page 8: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/8.jpg)
8
ส%วนป็ระกอบของ Developmental pathway
Different gene products Signal molecules : signal receptors
Cytoplasmic proteins : signal transducers
Transcription factors Regulator proteins
![Page 9: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/9.jpg)
9
I. Genetic Basis
of Differentia
tion
![Page 10: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/10.jpg)
10
I. Genetic Basis of
Differentiation
1. Theory of development 11. Theory of Mosaic
DDDDDDDDDDD 12. Theory of
DDDDDDDDDD DDDDDDDDDDD 2. Substances of development
21. Determinants 22. Inducers 23. Morphogens
![Page 11: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/11.jpg)
11
Genetic Basis ของ Cell
Differentiation Early embryonic cells: จ�านวนมากเหม,อน
ก นที่ 1ง ร!ป็ร%างและหน�าที่*� Differentiated cells : ผลต่ specialized products 2 กล'%มใหญ%
1) Fundamental proteins ที่*�จ�าเป็�น(vital) ต่%อชำ*วต่โด้ย
Housekeeping genes : RNA polymerases & ribosomal proteins
2) Specialized cell products ส�าหร บบางorgans โด้ย Luxury genes : hemoglobin, insulin
![Page 12: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/12.jpg)
12
![Page 13: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/13.jpg)
13
1 . Theory of Developm
ent ม* 2 ที่ฤษฏี* อธิบายให�ร!�ว%า Expression ของgenes ระหว%าง development ในเซึ่ลล#แต่%ละชำนด้ไม%เหม,อนก น
gene หน��ง express ในเซึ่ลล#ชำนด้หน��ง gene อ,�น express ในเซึ่ลล#อ*กชำนด้อ,�น
11. Theory of Mosaic Development 12. Theory of Regulative
DDDDDDDDDDD
![Page 14: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/14.jpg)
14
1.1 Theory of Mosaic
Development D DDDDDDDDDDDDDD ของ DDDDDDDDD
DDDDD เกด้จากการส!ญเส*ย DDDDDDD DDDDDDDDD ต่ 1งแต่%เร�มต่�นไป็เร,�อย ๆ ระหว%างการ
เป็ล*�ยนแป็ลง ในแต่%ละ DDDD cycle ระหว%าง
DDDDDDDDDDD เซึ่ลล#ล!กจะไม%ได้� genetic material เที่%าก น --> เซึ่ลล#ไม%เหม,อนก น
เม,�อรวมเซึ่ลล#ที่ 1งหมด้ใน organism จ�งม* เซึ่ลล#หลายแบบค์ละก นเป็�นกระ (mosaic)
Embryo เร*ยกว%า Mosaic embryo
![Page 15: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/15.jpg)
15
น �นค์,อ ระหว%างแบ%งเซึ่ลล# Genes ถู!กแบ%งเป็�นส%วน
genes ส%วนมากส!ญเส*ย potential ระหว%างdifferentiation ค์ง เหล,อแต่%
1. Housekeeping genes และ 2 . Luxury genes
ใน invertebrate พับค์วามแต่กต่%างของ เซึ่ลล#ใน embryo ต่ 1งแต่%ระยะ 2 เซึ่ลล# ข�1นไป็
และ พับว%าถู!ก DDDDDDmm ed มาแล�ว เชำ%นส%วนที่*�differentiate ไ ป็เป็�น ระบบป็ระสาที่ หร,อกล�ามเน,1อ
![Page 16: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/16.jpg)
16
1.2 Theory of Regulative
Development เซึ่ลล# embryo ของ eukaryote ชำ 1นส!งต่ด้อย!%รวม
ก นจนถู�งระยะ 8 cells จ�งแยกก นเป็�นแต่%ละเซึ่ลล# ที่ 1ง 8 เซึ่ลล#สามารถู develop เป็�น 8 organisms แสด้งว%าแต่%ละเซึ่ลล#ของที่ 1ง8 ถู!กค์วบค์'ม(regulated)
ให�ม*ค์'ณสมบ ต่ Totipotent ค์,อ ย งค์งม* genetic materials ค์รบที่ 1งหมด้ สามารถูแยกให�เจรญ เป็�น8 ต่ วป็กต่ได้�
Embryo เร*ยกว%า Regulative embryo
![Page 17: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/17.jpg)
17
น �นค์,อ เซึ่ลล# embryo ร กษา genetic materials ไม%ให�ส!ญเส*ย เป็�นเวลานานถู�ง 3
cel l di vi si oncycl es ซึ่��งเป็�นเวลานาน กว%า mosa ic development
พั ฒนาการแบบน*1 เร*ยกว%า Regul ati vedevelopment
เชำ%น embryo ของ humans ที่*�เกด้แฝด้เหม,อน ได้�หลายค์น ( ถู�ง 8 ค์น)
![Page 18: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/18.jpg)
18
ผ%านระยะน*1แล�ว toti potency ไม%แน%นอนอาจ
ค์ง totipotent เชำ%น stem cells/ precursor cells ของ เซึ่ลล#เม4ด้เล,อด้ในใขกระด้!ก
ส!ญเส*ย genetic potential ส%วนมากไป็ เชำ%น muscle cells และ nerve cells ในพั,ชำ adult cell เพั*ยง 1 เชำลล# เป็�น
totipotent differentiated cells สามารถูเจรญเป็�นพั,ชำที่ 1งต่�นได้� ซึ่��งใชำ�
ป็ระโยชำน#ในการที่�า tissue culture
![Page 19: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/19.jpg)
19
โด้ยสร'ป็ : animals & plants บางชำนด้ม* totipotent differentiated cells บางชำนด้ไม%ม*
ด้ งน 1นการส!ญเส*ย genetic material ในdifferentiation ของเซึ่ลล# จ�งไม%จ�าเป็�น และ
ไม%ม*หล กฐานการส!ญเส*ย genes ระหว%างcell differentiation
แต่%ม*หล กฐานแสด้งว%า cell differentiation ม*สาเหต่'จาก Epigenetic changes ซึ่��ง
เป็�นการเป็ล*�ยนใน gene expression ไม%ใชำ%ที่*� ต่ ว genes
โด้ยต่รง
![Page 20: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/20.jpg)
20
![Page 21: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/21.jpg)
21
2. 1 Determinant ก%อนเซึ่ลล# differentiate และ express specific function เซึ่ลล#ต่�องผ%านกระบวนการDetermination
Determination เป็�นระยะที่*�เซึ่ลล#ผ%าน point of no return หร,อ irreversible commitment ใน Development program หร,อ fate หร,อต่ ด้สนชำนด้ของเซึ่ลล#
พับว%าม* สาร Effector substances ในcytoplasm ในใข% เป็�น Determinants
![Page 22: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/22.jpg)
22
Gradi ent of determinations
determinants อย!%ใน eggและ
กระจายไม%เที่%าก นกระจายจากมากไป็
หาน�อยเป็�นระด้ บ (gradient ) จาก บน -- > ล%าง
(animal pole--> vegetal pol
e) และจาก -side- > side
![Page 23: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/23.jpg)
23
Determinants อาจเป็�น Maternalmessages
mRNA ส งเค์ราะห#ข�1นจ�านวนมากแล�วเก4บ สะสมไว�ระหว%าง การเจรญของ egg
(developing egg) หร,อ Determinants อาจเป็�น Transcription factors ซึ่��งจะไม%พับใน egg
แต่%ส งเค์ราะห#โด้ย embryonic cells ของembryo ในระยะหล ง
![Page 24: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/24.jpg)
24
2.2 Inducers Substance ที่*�เซึ่ลล#หน��งผลต่ข�1นให�ไป็ม*
อที่ธิพัลต่%อ การพั ฒนาการของอ*กเซึ่ลล#หน��ง หร,อ เป็�นSignal จาก cell ถู�ง cell เชำ%น
เน,1อเย,�อ embryo 3 ชำ 1น Mesoderm จะinduce development ของ Ectoderm
กล�ามเน,1อ induce พั ฒนาการของ ระบบป็ระสาที่
![Page 25: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/25.jpg)
25
2.3 Morphogens เป็�น subsets ของ determinant และ inducer
Morphogen ต่ ด้สนร!ป็ร%าง (morphology) ของ embryo ที่*�ก�าล งพั ฒนา
Morphogen สามารถูชำ กน�าให�เกด้การเป็ล*�ยนร!ป็ร%างในต่%าง embryo ได้�ในการที่�าtransplantation
เชำ%น ใน chick limb bud ม* Retinoic acid ก�าหนด้และชำ กน�าให�พั ฒนา เป็�นน1ว (digits)
![Page 26: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/26.jpg)
26
พับว%า Reti noi c aci d เป็�น morphogen ในพั ฒนาการของหลายเน,1อเย,�อและหลายส�งม*ชำ*วต่รวมที่ 1งค์น
Retinoic acid ย ง สามารถูที่�างานร%วมก บhormones อ,�นใน differentiation ได้�ด้�วย
![Page 27: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/27.jpg)
27
II. Control of Gene Expression
inDifferentiation
![Page 28: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/28.jpg)
28
II. Control of Gene
Expression in
Differentiation
Differentiation เกด้โด้ยการ -turn on ของ genes
ที่*�เล,อกแล�ว เป็�น control ของ structural gene expression ระด้ บ•Transcription,
•Posttranscription,•Translation และ•Posttranslation
![Page 29: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Control ใน Prokaryote
ม*การเป็ล*�ยนแป็ลงอย%างมากใน gene expression และ cellular activity
เชำ%น ใน bacteria เจรญจากSporulation --> Vegetative
พับการเป็ล*�ยนที่*� sigma () factor ของRNA polymerase และ เป็ล*�ยนต่ามเวลา
![Page 30: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/30.jpg)
30
Control ใน Eukaryote
Expression ของluxury genes
1. Hormone activation of genes
2. Hormone-responsive elements
3. Light-induction of plant genes
![Page 31: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/31.jpg)
31
1. Hormone Activation on
Genes Hormone ที่�า งานโด้ย turn on transcription
ของ specific genes ใน target cells ได้� 1. โด้ยต่รง โด้ย เข�าไป็จ บก บ genes ใน
nucleus 2. โด้ยอ�อม โด้ยผ%าน second messenger ที่*�
cell membrane หร,อใน cytoplasm Hormone action เป็�น complex process ที่ 1ง
2 วธิ* ต่�องม* receptor เฉพัาะชำนด้ hormone
![Page 32: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Steroid Hormone
Steroid hormone ม*บที่บาที่ส�าค์ ญในdevelopment และ differentiation
Steroid hormone ซึ่�มผ%าน cell membrane เข�า cytoplasm เข�า nucleus
ไป็จ บก บ receptor ใน nucleus Hormone-receptor complex ไป็จ บchromatin ไป็ activate genes ที่*�เก*�ยวข�องให�ม* Transcription
![Page 33: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/33.jpg)
33
Effect ของ
Steroid Hormone ต่%อGene
Expression
![Page 34: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/34.jpg)
34
Activation ของ Estrogen ต่%อOvalbumin Gene
ใน chick oviduct estrogen-receptor complex ม* binding site ที่*�ระหว%าง 250-300 base pairs upstream จาก TATA box
hormone-receptor complex ก4ค์,อtranscription factor ที่*� bind และstimulate ที่*�ต่�าแหน%ง enhancer ของ gene
![Page 35: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/35.jpg)
35
Hormone อ*กหลาย family ที่*�ม*
receptor ใน nucleus
ซึ่��งม* บที่บาที่ส�าค์ ญใน development1) Glucocorticoid receptor :
mediate gene โด้ย hormone cortisol
2) Vitamin D3 receptor3) Thyroid hormone receptor4) Retinoic acid receptor Response ของเซึ่ลล# ข�1นก บการม*receptor หร,อไม%
![Page 36: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/36.jpg)
36
- 2. Hormone Responsive
E lements (HRE)
ค์,อ Enhancer ส�าหร บจ บก บ receptor ของhormone หร,อก บ hormone-receptor complex
Enhancer ที่*�ถู!กจ บแล�วจ�งไป็ชำ%วย Promotor ของ gene เพั,�อให� RNA polymerase ที่�า
transcription บน gene ได้� พับม* HRE ส�าหร บ hormone และ receptor
หลายชำนด้
![Page 37: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/37.jpg)
37
2.1 HRE ส�าหร บ Retinoic Acid Receptor
Retinoic acid responsive element (RARE)
เป็�น binding site บน DNA ส�าหร บจ บ Retinoic acid receptor (RAR) RAR โมเลก'ลค์ล�ายน1วม,อ เร*ยกว%า Finger protein ซึ่��ง ม* 2 Zinc fingers
![Page 38: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/38.jpg)
38
Retinoic acid receptor (RAR) = protein จ บก บ Retinoic acid responsive element (RARE) = DNA sequence ได้� RAR-RARE complex
บน DNA แล�ว Retinoic acid (R) จ�งเข�า จ บก บ RAR-RARE complex
RAR-RARE complex จ�ง ไป็ stimulate gene ที่*�อย!%ใกล�
RARE พับใน growth hormone gene ในต่%อม pituitary ซึ่��งผลต่ growth hormone
![Page 39: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/39.jpg)
39
Action ของ Retinoic AcidRAR (receptor) + RARE (element)
RAR-RARE Complex /----Promotor-----Gene-----/
/-------RAR-RARE-Promotor-----Gene-----/ Transcription
Retinoic Acid RNA Polymerase
![Page 40: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/40.jpg)
40
![Page 41: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/41.jpg)
41
2 2. HRE ส�าหร บ Thyroid
hormone receptor (THR) RARE เป็�น enhancer ของ Thyroid hormone receptor (THR) ด้�วย
ที่�าให� thyroid hormone ที่�างานร%วมก บretinoic acid ในการ ค์วบค์'มการผลต่growth hormone
โด้ย thyroid hormone receptor จ บก บRAR ได้� dimer ไป็จ บ growth hormone RARE --> turn on growth hormone gene --> growth hormone
![Page 42: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/42.jpg)
42
2.3 RARE เป็�น Enhancer ของ
Vitamin D3 Receptor
Vitamin D3 ที่�างานร%วมก บ Retinoic acid โด้ยจ บก บ VDR และ RAR ต่ามล�าด้ บ ที่*� RARE ร%วมก น turn on Osteocalcin gene --> product เก*�ยวก บ differentiation ของ immature Osteoblasts
Osteoblasts uptake calcium Osteoblasts differentiate เป็�น mature Osteocytes
![Page 43: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/43.jpg)
43
สร'ป็ได้�ว%า Cells ที่ 1งหมด้response ต่%อ hormoneไม%เหม,อน
ก น เพัราะ ม* hormone receptor ม*ค์วามเฉพัาะspecificity ต่%างก น
Hormones ส%วนมากม* target เพั*ยง - 23 cell types
กรณ* Retinoic acid ใน vertebrate ม*receptor 3 types
เฉพัาะ type RAR พับม*ในเซึ่ลล#เก,อบที่'กชำนด้ Retinoic acid จ�งเป็�น Morphogen พั,1นฐาน Hormone receptor เองเป็�น protein ก4เป็�น
ผลของ differentiation ด้�วยเชำ%นก น
![Page 44: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/44.jpg)
44
3. Light-induction of
plant genes ต่�นกล�า (Seedling) ของพั,ชำเจรญ ในค์วามม,ด้
จะไม%สร�าง photosynthetic apparatus ซึ่��งค์,อ chlorophyll เพั,�อป็ระหย ด้พัล งงาน
เม,�อได้�ร บแสง seedling จ�งเป็ล*�ยนเป็�นส*เข*ยว โด้ย enzyme สร�าง chlorophyll เป็�น
light-activated enzyme ชำ,�อ Ribose biphosphate carboxylase หร,อRubisco
![Page 45: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/45.jpg)
45
Rubisco Gene ล กษณะของ Rubisco gene และ light-
inducible genes Promoter :
ที่*� -35 base pair region ม* TATA box Sequence จาก -35 ถู�ง -46 เป็�น light dependent และ
จากต่�าแหน%ง -46 upstream จ�งต่อบสนองต่%อแสง
Enhancer : Region จาก - 327 ถู�ง -48 ชำ%วย stimulate rubisco gene ในการต่อบสนองต่%อแสง
![Page 46: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/46.jpg)
46
Promoter & enhancer ของ
Light response gene
(a) Rubisc o gene
จาก pea cloned ใส%petunia cells
(b) Rubisc o gene
จาก pea cloned ใส%tobacco
![Page 47: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/47.jpg)
47
Control Expression ของ gene ใน cell differentiation ในplants และ animals
Regulatory region / 5’-flanking region แบบ
cis-acting DNA ค์,อ Control region อย!%บนสายเด้*ยวก บ structural gene เชำ%น TATA box และ GC box
trans-acting protein เชำ%นtranscription factor จ บบน DNA สายต่รง
ข�ามก บ template
![Page 48: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/48.jpg)
48
III. Nature of
Determination
![Page 49: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/49.jpg)
49
Determination ค์,อ กระบวนการต่ ด้สนที่*�ไม%ย�อนกล บ
เพั,�อให� cell ด้�าเนนไป็ต่าม developmental pathway
เก*�ยวข�องก บการเป็ล*�ยนสภาวะที่าง กายภาพัของ Chromatin โด้ย
factor ป็?องก น histones ไป็จ บที่*�control regions ของ genes
![Page 50: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/50.jpg)
50
วธิ* Determination
1. DNaseHypersensi ti vi ty
2. Control expression ของ DDDD5
3. DNAmethylation
![Page 51: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/51.jpg)
51
1. DNase
Hypersensitivity DNA บรเวณระหว%าง Nucleosomes (300 bp) บน chromatin ไม%ม*โป็รต่*น histones จะ
ไวต่%อ DNas เร*ยกว%า DN ase hypersensitiv e site
![Page 52: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/52.jpg)
52
DNase hypersensitive region ก4ค์,อ- 5’ flanking region / regulatory
region (promoter & enhancer) ที่�าหน�าที่*� turn on/off gene โด้ยต่�องม* factor (protein) ป็?องก นไม%ให�บรเวณhypersensitivity น*1ให�กลายเป็�นNucleosome เชำ%น globin gene ในเม4ด้แด้งของกบ Hypersensitivity region ที่*� 60-260 upstream ป็?องก นการสร�าง nucleosome เม,�อembryo อาย' 14 ว น
พับ Determination factor ให� globin gene active เม,�ออาย' 14 ว นเป็�นต่�นไป็
![Page 53: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/53.jpg)
53
2. Control ของ 5S rRNA
gene expression 5S rRNA genes (กบ) ม* 20000, genes
แบ%งเป็�น2 family
1. Oocyte 5S rRNA genes : 98 % , transcription เกด้
เฉพัาะ ใน oocytes2. Somatic 5S rRNA genes : 2 % , transcription เกด้ใน somatic cells
![Page 54: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/54.jpg)
54
Expression ของ rRNA genes
2 families
หล ง replication แต่%ละรอบของ cell division จะเกด้จากการแข%งข นระหว%าง transcription factors RNA Pol III ม*factors ค์,อ TFIIIA, TFIIIB, และ TFIIIC ก บ
histones บน hypersensitivity region เชำ%น ใน immature egg และ developing embryo ของกบ
![Page 55: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/55.jpg)
55
ใน immuture egg: Oocyte 5S rRNA genes express แต่%somatic 5S rRNA genes ถู!กrepressed ใน developing embryo: Embryo ~ 3,200 cells
TFIIIA ลด้จ�านวนลงเร,�อยๆ จนเหล,อ 1 โมเลก'ล / oocyte rRNA gene
ที่�าให� oocyte rRNA gene ถู!กrepressed โด้ย histones และsomatic rRNA gene ชำนะจะ express
![Page 56: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/56.jpg)
56
3. DNA methylation
Active genes ป็กต่ม* low methyl groups หร,อ ไม%ม*
Methylation ของ DNA ที่�าให� repress gene และถู%ายที่อด้ได้� และ เป็�น signal ให� DNA สายใหม%ม* methylation ด้�วย
กฎ methylation ใน higher eukaryote ต่�องเกด้ก บ C ที่*�เป็�น 5’-CG-3’ dinucleotides
![Page 57: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/57.jpg)
57
Determination โด้ย
mehtylation เพั,�อ 1) Repress gene activity และ
2) permanent จ ด้เป็�น Epigenetic mechanism เพัราะmethylation ไม%ที่�าให�เป็ล*�ยน genetic แต่%
ที่�าให� gene turn off เร4วระหว%างdevelopment เชำ%น X chromosome ใน female พับว%าถู!ก
methylated และ หย'ด้ develop เร4ว Inactive X chromosome เร*ยกว%าถู!กLyonized
ที่�าให�เห4นร!ป็ร%างเป็�น Barr body
![Page 58: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/58.jpg)
58
Genes ต่�นเหต่'
Determination ใน แมลงหว*� พับโด้ยการที่�า mutation:
พับ genes ที่*�ที่�าให�เกด้ determination ชำะต่าของเซึ่ลล#ชำนด้ต่%างๆ เร*ยกว%า
Homoeotic genes หร,อ Homeotic genes
โด้ยเม,�อที่�า mutation แล�วที่�าให�เกด้การ เป็ล*�ยนร!ป็แบบ (transformation) ของ
ร%างกายจากส%วนหน��งไป็เป็�นอ*กส%วนหน��ง
![Page 59: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/59.jpg)
59
เชำ%น Antennapedia (Antp) mutant ม* ขาในต่�าแหน%งของหนวด้
แสด้งว%า genes ของ cells ในต่�าแหน%งหนวด้ ได้�ถู!กเป็ล*�ยนให�เหม,อนขา หร,อ cells ป็กต่ที่*�ค์วร
develop เป็�นหนวด้ได้�ถู!ก programmed ให� develop เป็�นขา
Transformation เก*�ยวข�องก บ activity ของหลาย genes
แต่%พับม*เพั*ยง gene เด้*ยวเม,�อถู!ก mutated แล�วเกด้ transformation
แสด้งว%า gene น*1ต่�อง control genes อ,�นๆ ให� develop หร,อเป็�น Homeoti c gen
e
![Page 60: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/60.jpg)
60
น �นค์,อ Homeotic gene เป็�น Master gene ที่*�เก*�ยวข�องก บ determination
ชำะต่า (fate) ของเซึ่ลล#ว%าจะพั ฒนาเป็�นเซึ่ลล#ชำนด้อะไร ถู�า mutate gene น*1จะที่�าให� determination
เป็ล*�ยนไป็ส!%วถู* / programใหม% Homeotic genes จ�งม*บที่บาที่เป็�น
ศ!นย#กลาง development ในแมลงหว*�ศ�กษาพับ Homeoti c gene แล�ว 2
กล'%ม ค์,อAntennapedia complex (ANT-C)
และBithorax complex (BX-C)
![Page 61: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/61.jpg)
61
Homeobox Common DNA sequence ป็ระมาณ 180
bp พับ ใน Homeotic genes เป็�น complex (cluster) genes และ
ใน Non-homeotic genes ซึ่��งไม%ได้�ที่�าให� เกด้ transform ของ body part แต่%ก4ม*
ค์วามส�าค์ ญเชำ%นเด้*ยวก บ homeotic genes ในการ development ด้�านกายภาพัและการ
จ ด้ระบบของ embryo
![Page 62: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/62.jpg)
62
ล กษณะของ Homeobox - 75 % 79 % conserved share และ control genes อ,�นให�develop อย%างเป็�นข 1นต่อน
code ให� protein ที่*�ม* DNA-binding domain ที่*�เป็�น positively charged
มาก protei n ซึ่��งเป็�น transcription factor จะmigrate กล บไป็ใน nucleus ไป็จ บ control region ของ genes ที่*�ถู!กค์วบค์'ม
![Page 63: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/63.jpg)
63
Arrangement ของ
homeobox genes
เหม,อนก นที่ 1ง vertebrate และ invertebrate ค์,อ
เร*ยง ต่าม anterior-posterior body axis ที่*� express โด้ย genes ที่*�อย!%เร�มต่�นของ cluster เป็�น genes ที่*� express ไป็ที่างหน�า (anterior) และ
genes อย!%ส'ด้ที่�ายของ cluster ที่*� express ไป็ ที่างด้�านหล ง (posterior)
![Page 64: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/64.jpg)
64
Maternal Effect Genes
Genes ที่*� code ให� products ใน egg แล�ว ป็รมาณ ของ products กระจายจากมากไป็หา
น�อย หร,อ ที่�าให� egg ม* polarity products ม* effect ต่%อ development
ของ body parts bicoid (bcd) gene ~ กา รเกด้ anterior body parts ส%วน heads & thoraxes
![Page 65: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/65.jpg)
65
Segmentation genes
Control organization ของป็ล�องของร%างกาย segments
ftz gene พับ segment เว�น segment เป็�นpair-rule genes แสด้งออกใน embryo ระยะต่�น
engrailed gene แบ%ง embryo ออกเป็�น anterior & posterior
![Page 66: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/66.jpg)
66
Vertebrate homeoboxes DDDDDDDD ของ homeoboxes ของ แมลง
หว*�ก บของ vertebrate ค์ล�ายก นมากถู�ง95%
การจ ด้เร*ยงของ DDDDD เป็�น DDDDDDD ใน ล�าด้ บเด้*ยวก บที่*� DDDDDDD
DDDDDDDD DDDDD ที่*�อย!%ต่อนต่�นของ cl ust er s expr ess
ไป็ข�างหน�า และhomeotic DDDDD ที่*�อย!%ต่อนป็ลายของ
cl ust er s expr ess ไป็ข�างหล ง
![Page 67: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/67.jpg)
67
homeobox gene ของ vertebrate active ชำ�ากว%าและ active ที่ 1งก%อนและหล ง di ff ere
ntiation homeobox proteins ใน vertebrates
เป็�นที่ 1ง Transcription factor และ R egulator ใน development ของ emb
ryo เชำ%น - 1Pit protein
![Page 68: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/68.jpg)
68
- Pit 1 protein ใน mouse dwarf (dw) gene
ค์วบค์'ม development ของ pituitary glands ซึ่��งผลต่ growth hormone,
prolactin hormone และ - thyroid stimulating hormone
แสด้งว%า - Pit 1 ม* multiple effects ต่%อ development
ของ pituitary gland
![Page 69: Developmental Genetics](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062304/56813572550346895d9cd687/html5/thumbnails/69.jpg)
69
Devel opmental pathway House keeping genes & Luxury
genes Mosaicdevel opment vs.Regul ati ve
development Totipotency vs. Epignetics Determinants, Inducers &
Mophogens Differentiation control in Prokaryote vs. Eukaryote
- Animal: Hormone induced genes & Hormone responsive element - Plant: Light induced genes
DNA hypersensitivity, rRNA gene expression, and DNA methylation Homeotic genes & Homeobox Maternal Effect genes Segmentation genes