{"id":5222847,"date":"2013-04-15T21:58:26","date_gmt":"2013-04-15T19:58:26","guid":{"rendered":"https:\/\/criticalbiomass.blog.hu\/2013\/04\/15\/ujjszam_eredet"},"modified":"2013-04-15T21:58:26","modified_gmt":"2013-04-15T19:58:26","slug":"ujjszam_eredet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/?p=5222847","title":{"rendered":"Ujjsz\u00e1meredet"},"content":{"rendered":"

\"polydactylia.png\"A b\u00e9ka h\u00e1ts\u00f3 l\u00e1b\u00e1ban, a gekk\u00f3k mels\u0151 v\u00e9gtagj\u00e1ban \u00e9s a mi kez\u00fcnkben a sz\u00e1mtalan homol\u00f3g csontocska mellett is felt\u00fcn\u0151 egy, fontos, k\u00f6z\u00f6s von\u00e1s: mindannyiunknak \u00f6t ujja van. Az \u00f6t ujj\u00fas\u00e1g a sz\u00e1razf\u00f6ldi n\u00e9gyl\u00e1b\u00fa gerincesek nagy k\u00f6z\u00f6s von\u00e1sa, olyannyira, hogy egy tudom\u00e1nyos kifejez\u00e9s is sz\u00fclettet a sztereotip n\u00e9gyl\u00e1b\u00fa v\u00e9gtag le\u00edr\u00e1s\u00e1ra: pentadactyl v\u00e9gtag<\/a>. <\/p>\n

Az ett\u0151l val\u00f3 elt\u00e9r\u00e9s mindig k\u00fcl\u00f6n\u00f6s \u00e9s az evol\u00faci\u00f3san csak egy ir\u00e1nyba t\u00f6rt\u00e9nik: a b\u00e9k\u00e1k mels\u0151 l\u00e1b\u00e1n, a madarak sz\u00e1rny\u00e1ban, vagy a lovak pat\u00e1j\u00e1ban egyar\u00e1nt kevesebb ujj figyelhet\u0151 meg (n\u00e9gy, h\u00e1rom, illetve egy). Az \u00f6tn\u00e9l t\u00f6bb ujj\u00fas\u00e1g (az \u00fan. polydactylia) k\u00f3ros esetekben \u00e9szlelhet\u0151, p\u00e9ld\u00e1ul a v\u00e9gtagok fejl\u0151d\u00e9se aprop\u00f3j\u00e1n<\/a> kor\u00e1bban m\u00e1r emlegetett Sonic-hedgehog <\/em>(Shh<\/em>) g\u00e9n mut\u00e1ci\u00f3ja okozhat ilyen elv\u00e1ltoz\u00e1st.<\/p>\n

De vajon mi\u00e9rt pont \u00f6t a norm\u00e1lis, illetve lehette-e valamikor hat, vagy h\u00e9t? Esetleg tizenkett\u0151?<\/p>\n

<\/p>\n

Ha a fosszilis anyagot tekintj\u00fck, akkor l\u00e1thatjuk, hogy az \u00f6t nem is annyira evidencia. A n\u00e9gyl\u00e1b\u00faak (Tetrapoda) evol\u00faci\u00f3j\u00e1nak hajnal\u00e1n megjelen\u0151 Acanthostega<\/em> illetve Tulerpeton<\/em> v\u00e9gtagj\u00e1n egyar\u00e1nt t\u00f6bb ujjal rendelkezett (nyolccal illetve hattal – l\u00e1sd al\u00e1bbi \u00e1br\u00e1n), er\u0151s\u00edtve a gyan\u00fat, hogy a szelekci\u00f3 t\u00f6bb lehet\u0151s\u00e9get v\u00e9gigzongor\u00e1zott, m\u00edgnem a pentadactylia r\u00f6gz\u00fclt valamelyik t\u00e1voli \u0151s\u00fcnkben. Hogy az \u00f6tnek van-e\/volt-e evol\u00faci\u00f3s el\u0151nye pl. a hathoz k\u00e9pest, vagy r\u00f6gz\u00fcl\u00e9se egyszer\u0171 evol\u00faci\u00f3s v\u00e9letlen, arr\u00f3l igaz\u00e1b\u00f3l fogalmunk sincs, ugyanakkor \u00e9rdekes annak a meg\u00e9rt\u00e9se, hogy mik\u00e9pp is szab\u00e1lyoz\u00f3dik az ujjak sz\u00e1ma a fejl\u0151d\u00e9s sor\u00e1n, mert ez r\u00e9szben el\u00e1rul valamit az evol\u00faci\u00f3jukr\u00f3l is. <\/p>\n

\"digit_evo.png\"<\/p>\n

Ha a v\u00e9gtagfejl\u0151d\u00e9st tekintj\u00fck<\/a>, akkor tudhat\u00f3, hogy a v\u00e9gtag diszt\u00e1lis (testfalt\u00f3l t\u00e1volabbi) v\u00e9g\u00e9nek, vagyis a k\u00e9z(l\u00e1b)fejnek a kialakul\u00e1s\u00e1\u00e9rt egy bonyolult genetikai h\u00e1l\u00f3zat a felel\u0151s, amiben Shh<\/em> mellett szerepet j\u00e1tszanak a Fibroblast growth factor<\/em> (Fgf<\/em>) g\u00e9nek, valamit a HoxA \u00e9s HoxD kluszterek legh\u00e1ts\u00f3 g\u00e9np\u00e1rosai. A Shh<\/em> egyben az egzes ujjak identit\u00e1s\u00e1\u00e9rt is felel\u0151s, hiszen pl. a kis- \u00e9s mutat\u00f3ujj k\u00f6zti kin\u00e9zetbeli (morfol\u00f3giai) k\u00fcl\u00f6nbs\u00e9g annak a sz\u00e1ml\u00e1j\u00e1ra (is) \u00edrhat\u00f3, hogy az egyes ujj-kezdem\u00e9nyek mennyi ideig vannak a g\u00e9nterm\u00e9k hat\u00e1s\u00e1nak kit\u00e9ve.<\/p>\n

\"Gli-Hox-digit_number.png\"Ez\u00e9rt is meglep\u0151 tal\u00e1n, hogy ha a Shh-jel\u00e1tvitelt teljesen g\u00e1toljuk (pl. a jel\u00e1tviteli \u00fatvonal effektor\u00e1t k\u00f3dol\u00f3 Gli3<\/em> g\u00e9n ki\u00fct\u00e9s\u00e9vel – Gli3XtJ<\/sup><\/em>) nem kevesebb ujjal tal\u00e1lkozunk, hanem t\u00f6bbel, eg\u00e9sz pontosan h\u00e9t-nyolccal. (A bal oldali \u00e1br\u00e1n embrion\u00e1lis eg\u00e9r v\u00e9gtagok porc-csont prepar\u00e1tumait lehet l\u00e1tni, ahol a porcot k\u00e9k, a csontot pedig piros jel\u00f6li.)  <\/p>\n

Az ujjak sz\u00e1ma tov\u00e1bb n\u00f6velhet\u0151, ak\u00e1r tizenh\u00e1romig is, ha a m\u00e1r emlegetett Hox<\/em> g\u00e9neket is ki\u00fctj\u00fck (ami szint\u00e9n nem trivi\u00e1lis, hiszen ezek (is) az ujjidentit\u00e1s kialak\u00edt\u00e1s\u00e1ban is szerepet j\u00e1tszanak). Mivel a Shh<\/em> szerepe pont a Hox<\/em> g\u00e9nek szab\u00e1lyoz\u00e1sa, a jelek arra mutatnak, hogy a mint\u00e1zatk\u00e9pz\u0151 folyamat valahogy a Hox-aktivit\u00e1st\u00f3l f\u00fcgg.<\/p>\n

De mi is lehet ez a mint\u00e1zatk\u00e9pz\u0151 folyamat? Hogy ezt jobban meg\u00e9rts\u00fck, vissza kell menn\u00fcnk a fejl\u0151d\u00e9si program egy kor\u00e1bbi szakasz\u00e1ba, amikor a v\u00e9gtagbimb\u00f3ban kialakulnak a leend\u0151 porcosod\u00e1si g\u00f3cok, magyar\u00e1n az a mint\u00e1zat, ami a leend\u0151 ujjakat jel\u00f6li.<\/p>\n

\"sox9-digit_model.png\"Ezeket a “proto”ujjakat a Sox9<\/em> g\u00e9n kifejez\u0151d\u00e9s\u00e9nek l\u00e1that\u00f3v\u00e1 t\u00e9tel\u00e9vel mutathatjuk ki, a fest\u0151d\u00e9s eredm\u00e9nyek\u00e9nt a lap\u00e1t alak\u00fa v\u00e9gtagprimordiumon egy sug\u00e1r ir\u00e1ny\u00fa cs\u00edkokb\u00f3l \u00e1ll\u00f3 mint\u00e1zat jelenik meg. (A leend\u0151 ujjak k\u00f6zti ter\u00fclet sorsa egy m\u00e1sik t\u00f6rt\u00e9net<\/a>.) A hangs\u00faly a mint\u00e1zaton<\/em> van, ugyanis innen ak\u00e1r m\u00e1r fel is mer\u00fclhet gyan\u00fak\u00e9nt, hogy esetleg egy Turing-mint\u00e1zattal<\/a> \u00e1llunk szemben.  <\/em>
<\/em><\/p>\n

S val\u00f3ban: mint kider\u00fclt t\u00e9nyleg lehet olyan reakci\u00f3-diff\u00fazi\u00f3 mechanizmust modellezni, amivel szimul\u00e1lhat\u00f3, hogy a Hox-aktivit\u00e1s f\u00fcggv\u00e9ny\u00e9ben, hogyan v\u00e1ltozhat dinamikusan az ujjak sz\u00e1ma. Mindehhez r\u00e1ad\u00e1sul nem is kell az aktiv\u00e1tor \u00e9s inhibitor molekul\u00e1k pontos mibenl\u00e9t\u00e9t sem ismerni. El\u00e9g felt\u00e9telezni, hogy min\u00e9l er\u0151sebb a Hox- (illetve Fgf-) aktivit\u00e1s, ann\u00e1l er\u0151teljesebben g\u00e1tl\u00f3dik az inhibitor. Ezzel m\u00e1r el\u00e9rhet\u0151, hogy m\u00edg a vad t\u00edpus\u00fahoz hasonl\u00f3an magas Hox\/Fgf szint eset\u00e9ben viszonylag ritk\u00e1san helyezkednek el a vastag ujjak, addig a reduk\u00e1lt Hox szinttel rendelkez\u0151 mut\u00e1nsokban s\u0171r\u0171bben fognak a v\u00e9kony protoujjak felt\u0171nni (\u00e9s min\u00e9l kisebb a Hox<\/em> szint, ann\u00e1l ink\u00e1bb igaz ez).   <\/p>\n

\"turing_digit_model.png\"Ek\u00f6zben a Hox\/Fgf aktivit\u00e1s azt is meghat\u00e1rozza, hogy mekkora legyen az ujjak \u00e1ltal a v\u00e9gtagbimb\u00f3ban elfoglalt ter\u00fclet. Cs\u00f6kken\u00e9s\u00fckkor \u00edgy az is megfigyelhet\u0151, hogy az ujjak egyre r\u00f6videbbek, a sz\u00e9ls\u0151s\u00e9ges esetekben pedig ki sem alakulnak.<\/p>\n

A Turing-modell\u00fcnknek m\u00e9g kell egy saj\u00e1tos csavarja legyen: ha a lap\u00e1t-alak\u00fa v\u00e9gtagbimb\u00f3t n\u00e9zz\u00fck, akkor a sugarak k\u00f6zti t\u00e1vols\u00e1g egyre nagyobb, ahogy az ujjhegyek fel\u00e9 tartunk. M\u00e1rpedig, ha a mint\u00e1zat peri\u00f3dusa a “k\u00e9zt\u0151n\u00e9l” x<\/em>, akkor az “ujjbegyek” magass\u00e1g\u00e1ban m\u00e1r ak\u00e1r t\u00f6bb ujjnak is lehetne hely. Vagyis kell egy olyan param\u00e9ter is, ami biztos\u00edtja, hogy a peri\u00f3dus az fokozatosan n\u00f6vekszik, a k\u00e9zfej v\u00e9ge fel\u00e9. Ezt ism\u00e9t az Fgf-jel\u00e1tvitel modul\u00e1l\u00f3 szerep\u00e9ben tal\u00e1lhatjuk meg (hiszen ez am\u00fagy is egy gradiens form\u00e1j\u00e1ban van jelen, ahol a k\u00e9z v\u00e9g\u00e9n a legnagyobb a ligandum koncentr\u00e1ci\u00f3ja, t\u00e1volodva pedig fokozatosan cs\u00f6kken), ami az aktiv\u00e1tor szint\u00e9zis\u00e9t befoly\u00e1solhatja (Fgf -> f(u)).<\/p>\n

H\u00e1t ez lehet az a nem t\u00fal egyszer\u0171, de m\u00e9gis eleg\u00e1ns mint\u00e1zat-k\u00e9pz\u0151 rendszer, amelynek az evol\u00faci\u00f3ja v\u00e9gs\u0151 soron l\u00e9trehozta a pentadactyli\u00e1t. Id\u0151g\u00e9p hi\u00e1ny\u00e1ban nehezen megmondhat\u00f3, hogy az Acanthostega<\/em> eset\u00e9ben mi eredm\u00e9nyezte a nagyobb ujjsz\u00e1mot, \u00edgy maradunk az \u00f6tletel\u00e9sn\u00e9l: vagy m\u00e1s param\u00e9terekkel m\u0171k\u00f6d\u00f6tt a mechanizmus, \u00edgy nyolc ujj j\u00f6hetett l\u00e9tre, vagy ugyanezen param\u00e9terek egy sz\u00e9lesebb v\u00e9gtagbimb\u00f3 v\u00e9g\u00e9n t\u00f6bb ujjat tudtak l\u00e9trehozni. Persze, ha szerencs\u00e9nk van, egy nap valamilyen hal-mut\u00e1nsok err\u0151l is<\/a> valami \u00e9rdekeset \u00e1rulnak majd el. <\/p>\n

(A v\u00e9gtagevol\u00faci\u00f3t mutat\u00f3 \u00e1bra a Devonian Times posztja<\/a> alapj\u00e1n k\u00e9sz\u00fclt. Ha valaki belelkes\u00fclt a csont-porc prepikt\u0151l, itt egy r\u00e9szletes protokoll<\/a>, hogyan is csin\u00e1lj\u00e1k \u0151ket.<\/em>)<\/p>\n

\n

Sheth R, Marcon L, Bastida MF, Junco M, Quintana L, Dahn R, Kmita M, Sharpe J, Ros MA<\/b> (2012) Hox<\/i> genes regulate digit patterning by controlling the wavelength of a Turing-type mechanism. Science<\/i> 338<\/b>: 1476-80. <\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

A b\u00e9ka h\u00e1ts\u00f3 l\u00e1b\u00e1ban, a gekk\u00f3k mels\u0151 v\u00e9gtagj\u00e1ban \u00e9s a mi kez\u00fcnkben a sz\u00e1mtalan homol\u00f3g csontocska mellett is felt\u00fcn\u0151 egy, fontos, k\u00f6z\u00f6s von\u00e1s: mindannyiunknak \u00f6t ujja van. Az \u00f6t ujj\u00fas\u00e1g a sz\u00e1razf\u00f6ldi n\u00e9gyl\u00e1b\u00fa gerincesek nagy k\u00f6z\u00f6s von\u00e1sa, olyannyira, hogy egy … Egy kattint\u00e1s ide a folytat\u00e1shoz…. →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[31,3,1],"tags":[5,12,14],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5222847"}],"collection":[{"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=5222847"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/5222847\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=5222847"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=5222847"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/criticalbiomass.hu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=5222847"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}