DSC00788

W obrębie cytoplazmy jaja odbywają się kolejne podziały jąder, które pozostają w centralnej części komórki. Po 12-tej kolejnej randzie podziałów potomne jądra przesuwają się ku powierzchni jaja, gdzie zostają oddzielone błonami komórkowymi. Wtedy odbywa się pierwsze różnicowanie poszczególnych grap komórek:

—    wszystkie te komórki tworzą warstwę blastodermy na powierzchni zarodka;

—    w blastodermie pewne grapy komórek stanowią zawiązki przyszłych segmentów; są to tzw. dyski imaginalne. Dyski imaginalne są grapami komórek, które przeszły determinację ich przyszłego losu. Z każdego dysku imaginalnego powstaje bowiem w owadzie dorosłym określony segment ciała. Na razie jednak dyski imaginalne są komórkami zarodka, które nie wykazują żadnych morfologicznych zróżnicowań;

—    wyodrębnia się linia płciowa w tyle zarodka, tzn. wyodrębniają się komórki zawierające plazmę polarną warunkowaną obecnością gradientu białka Oskar.

Wyodrębnienie się dysków imaginalnych oznacza, że zarodek uzyskał determinację losu wszystkich segmentów ciała, a więc segmentów części głowowej, trzech charakterystycznych segmentów tułowia i jedenastu segmentów części odwłokowej (rys. 30.1). Takie zaprogramowanie dalszego rozwoju związane jest z aktywnością około 50 genów zygołycznych programu, które determinują losy i regionalizację dysków imaginalnych. Intensywne badania ostatnich lat pozwoliły wykryć pewną hierarchię ich oddziaływań. Ekspresja pierwszej grupy genów programu dokonuje się w czasie tworzenia błastuli. Te geny są kontrolowane przez uprzednio wytworzone gradienty stężeń produktów genów zygotycznych obu osi. Ich ekspresja zróżnicowana przestrzennie w zależności od stężenia morfogenów prowadzi do wytworzenia odrębnych stanów determinacji poszczególnych okolic ciała.

Tak zwane geny przerwy (gap genes) powodują, że dokonuje się wyodrębnienie trzech okolic ciała, a mianowicie okolicy głowowej, tułowiowej i odwłokowej. Co najmniej trzy geny: hunch-back (hb), kriippel (Kr) i knirps (kni) uczestniczą w tej pierwotnej determinacji (patrz s. 502). Delccja genu hb powoduje wytworzenie zarodka pozbawionego części głowy i dwóch segmentów tułowia; delecja genu Kr powoduje wytworzenie zarodka, który ma okolicę głowową—następnie brak jest segmentów tułowia i pięciu segmentów odwłoka; wreszcie delecja genu kni powoduje wytworzenie zarodka pozbawionego części odwłokowej. Oczywiście wszystkie te zarodki obumierają we wczesnych stadiach rozwoju. Sklonowanie tych wszystkich trzech genów pozwoliło na uzyskanie odpowiednich sond molekularnych cDNA. Sondy zastosowano do hybrydyzacji in silu celem zbadania, gdzie i kiedy odbywa się ekspresja tych genów w zarodku. Okazało się, że produkcja ich mRNA zachodzi w okresie tworzenia się blastodermy i dysków imaginalnych. Produkcja mRNA tych trzech grup odbywa się wyłącznie w częściach zarodka odpowiadających swym położeniem trzem okolicom ciała: liunchback w okolicy głowowej, kriippel— tułowiowej, a knirps — odwłokowej i jest determinowana stężeniem białka Bicoid.

Białka te wzajemnie oddziałują na kontrolę ekspresji kontrolowanych przez nie dalszych genów; a więc wzajemnie ograniczają przestrzenną determinacjęokolic ciała. Białka te zawierają domeny wiążące się z DNA i wobec tego są zlokalizowane w jądrach komórek. Gen kriippel koduje białko, które z jednej strony ma powinowactwo do sekwencji wzmacniacza genu hunch-back i kilku innych genów programu, wobec tego działa jako represor aktywności tych genów; a z drugiej strony jest on aktywatorem transkrypcji genu knirps. Badanie aminokwasów białka Kriippel wykazało, że ma ono domenę palców cynkowych, a także jest podobne do czynnika transkrypcji polimerazy RNA III (TFII1A) plaża. Ma więc charakter zarówno czynnika specyficznego, jak i ogólnego transkrypcji (patrz ss. 512-515). W stanie związanym z DNA jest ufosforylowane i być może ta fosforylacja ma znaczenie regulacyjne. Jak się okazało, niektóre