Morfogeneza
Morfogeneza (grč. μορφή –morphê = oblik + γένεσις – genesis = razvoj, odnosno generiranje oblika) je biološki proces koji uzrokuje da ćelija, tkivo ili organizam razvijaju svoj oblik. To je jedan od tri temeljna aspekta razvojne biologije, zajedno sa kontrolom rasta tkiva i stvaranjem obrasca ćelijske diferencijacije.
Proces kontrolira organiziranu prostornu distribuciju ćelija tokom embrionskog razvoja organizma. Morfogeneza se može odvijati i u zrelom organizmu, poput normalnog održavanja homeostaze tkiva pomoću matičnih ćelija ili u regeneraciji tkiva nakon oštećenja. Kancer je primjer izrazito abnormalne i patološke morfogeneze tkiva. Pojam morfogeneza također opisuje razvoj jednoćelijskih oblika života koji nemaju embrionsku fazu u svom životnom ciklusu. Morfogeneza je bitna za evoluciju novih oblika.
Morfogeneza je mehanički proces koji uključuje sile koje stvaraju mehanički stres, naprezanje i kretanje ćelija,[1] a mogu se inducirati genetičkim programima prema prostornom uzorku ćelija u tkivima.
Genetičko-molekulska osnova
uredi
Nekoliko tipova molekula je važno u morfogenezi. Morfogeni su topive molekule koje mogu difundirati i prenositi signale koji kontroliraju diferencijaciju ćelija, putem gradijenta koncentracije. Morfogeni obično deluju vezujući se za određene proteinske receptore. Važna klasa molekula koje učestvuju u morfogenezi su faktori transkripcije, proteini koji određuju sudbinu ćelija interakcijom sa DNK. Mogu se kodirati glavnim regulacijskim genom i aktivirati ili deaktivirati transkripciju drugih gena; zauzvrat, ovi sekundarni genski proizvodi mogu regulirati ekspresiju svih gena u regulacijskoj kaskadi genskih regulacijskih mreža. Na kraju, ove kaskade nalaze se klase molekula koje kontroliraju ćelijska ponašanja, kao što je migracija ćelija, ili, općenito, njihova svojstva, poput adhezija ili kontraktilnost ćelije. Naprimjer, tokom gastrulacije nakupine matičnih ćelija isključe adheziju od ćelije do ćelije, postaju migratorne i zauzimaju nove položaje u embrionu, gdje ponovno aktiviraju određene proteine adhezije ćelija i formiraju nova tkiva i organe. Putevi razvojnog signala koji su uključeni u morfogenezu uključuju Wnt, jež i efrine.[2]
Ćelijska osnova
uredi
Na nivou tkiva, zanemarujući sredstva kontrole, morfogeneza nastaje zbog ćelijske proliferacije i pokretljivosti.[3] Morfogeneza takođe uključuje promjene u ćelijskoj strukturi [4] načinu djelovanja u tkivima. Te promjene mogu rezultirati produženjem tkiva, stanjivanjem, presavijanjem, invazijom ili razdvajanjem jednog tkiva u različite slojeve. Potonji slučaj naziva se često sortiranje ćelija. "Sortiranje" ćelija uključuje one koje se kreću tako da se razvrstavaju u klastere koji maksimiziraju kontakt između ćelija istog tipa. Predloženo je da sposobnost ćelija da to učine proizlazi iz diferencijalne adhezije ćelija, a Malcolm Steinberg to objašnjava njegovom, zvanom hipoteza diferencijalne adhezije. Do razdvajanja tkiva može doći i dramatičnijim događajima ćelijske difewrencijacije, tokom kojih epitelne ćelije postaju mezenhimske. Mezenhimske ćelije obično napuštaju epitelno tkivo, što je posljedica promjena u adhezivnim i kontraktilnim svojstvima. Nakon epitelno-mezenhimske tranzicije, ćelije mogu migrirati dalje od epitela, a zatim se povezati s drugim sličnim ćelijama na novom mjestu.[5] In plants, cellular morphogenesis is tightly linked to the chemical composition and the mechanical properties of the cell wall.[6][7]
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ Bidhendi, Amir J.; Altartouri, Bara; Gosselin, Frédérick P.; Geitmann, Anja (juli 2019). "Mechanical stress initiates and sustains the morphogenesis of wavy leaf epidermal cells". Cell Reports. 28 (5): 1237–1250. doi:10.1016/j.celrep.2019.07.006. PMID 31365867.
- ^ Kouros-Mehr, H.; Werb, Z. (2006). "Candidate regulators of mammary branching morphogenesis identified by genome-wide transcript analysis". Dev. Dyn. 235 (12): 3404–12. doi:10.1002/dvdy.20978. PMC 2730892. PMID 17039550.
- ^ Montévil, Maël; Speroni, Lucia; Sonnenschein, Carlos; Soto, Ana M. (2016). "Modeling mammary organogenesis from biological first principles: Cells and their physical constraints". Progress in Biophysics and Molecular Biology. From the Century of the Genome to the Century of the Organism: New Theoretical Approaches. 122 (1): 58–69. arXiv:1702.03337. doi:10.1016/j.pbiomolbio.2016.08.004. PMC 5563449. PMID 27544910.
- ^ Duran-Nebreda, Salva; Pla, Jordi; Vidiella, Blai; Piñero, Jordi; Conde-Pueyo, Nuria; Solé, Ricard (15. 1. 2021). "Synthetic Lateral Inhibition in Periodic Pattern Forming Microbial Colonies". ACS Synthetic Biology (jezik: engleski): acssynbio.0c00318. doi:10.1021/acssynbio.0c00318. ISSN 2161-5063.
- ^ Gilbert, Scott F. (2000). "Morphogenesis and Cell Adhesion". Developmental biology (6th izd.). Sunderland, Mass: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-243-6.
- ^ Bidhendi, Amir J; Geitmann, Anja (januar 2016). "Relating the mechanical properties of the primary plant cell wall to morphogenesis" (PDF). Journal of Experimental Botany. 67 (2): 449–461. doi:10.1093/jxb/erv535. PMID 26689854.
- ^ Bidhendi, Amir J; Geitmann, Anja (januar 2018). "Finite element modeling of shape changes in plant cells". Plant Physiology. 176 (1): 41–56. doi:10.1104/pp.17.01684. PMC 5761827. PMID 29229695.
Dopunska literatura
uredi- Bard, J. B. L. (1990). Morphogenesis: The Cellular and Molecular Processes of Developmental Anatomy. Cambridge, England: Cambridge University Press.
- Slack, J. M. W. (2013). Essential Developmental Biology. Oxford: Wiley-Blackwell.
Vanjski linkovi
uredi
