Przejście od matki do zygoty
Przejście od matki do zygoty ( MZT , znane również jako aktywacja genomu embrionalnego ) to etap rozwoju embrionalnego , podczas którego rozwój podlega wyłącznej kontroli genomu zygotycznego , a nie genomu matczynego (jaja). Jajo zawiera przechowywany mRNA matczynego materiału genetycznego , który kontroluje rozwój zarodka aż do wystąpienia MZT. Po MZT zarodek diploidalny przejmuje kontrolę genetyczną. Wymaga to zarówno genomu zygotycznego aktywacja (ZGA) i degradacja produktów matczynych. Ten proces jest ważny, ponieważ po raz pierwszy wykorzystuje się nowy genom embrionalny , a genomy ojcowskie i matczyne stosuje się w kombinacji (tj. różne allele będą eksprymowane ). Genom zygotyczny napędza teraz rozwój zarodka.
Często uważa się, że MZT jest synonimem przejścia midblastuli (MBT), ale w rzeczywistości procesy te są różne. Jednak MBT z grubsza pokrywa się z ZGA w wielu metazoanach , a zatem może mieć pewne wspólne cechy regulacyjne. Na przykład proponuje się, aby oba procesy były regulowane przez stosunek nukleocytoplazmatyczny . MBT ściśle odnosi się do zmian w cyklu komórkowym i ruchliwości komórek , które zachodzą tuż przed gastrulacją . We wczesnych stadiach rozszczepiania embriogenezy szybkie podziały zachodzą synchronicznie i nie ma etapów „przerw” w cyklu komórkowym . Podczas tych etapów transkrypcja mRNA z genomu zygotycznego jest również niewielka lub żadna , ale transkrypcja zygotyczna nie jest wymagana do wystąpienia MBT. Funkcje komórkowe podczas wczesnego rozszczepienia są realizowane głównie przez produkty matczyne – białka i mRNA dostarczane do komórki jajowej podczas oogenezy .
Aktywacja genomu zygotycznego
Aby rozpocząć transkrypcję genów zygotycznych , zarodek musi najpierw przezwyciężyć ustalone wyciszenie . Przyczyną tego wyciszenia może być kilka czynników: modyfikacje chromatyny prowadzące do represji, brak odpowiedniej maszynerii transkrypcyjnej lub brak czasu, w którym może nastąpić znacząca transkrypcja z powodu skrócenia cykli komórkowych. Dowodów na pierwszą metodę dostarczyły eksperymenty Newporta i Kirschnera, które to wykazały stosunek nukleocytoplazmatyczny odgrywa rolę w aktywacji transkrypcji zygotycznej . Sugerują, że do jaja pakuje się określoną ilość represora i że wykładnicza amplifikacja DNA w każdym cyklu komórkowym skutkuje miareczkowaniem represora w odpowiednim czasie. Rzeczywiście, w zarodkach Xenopus , do których wprowadzono nadmiar DNA , transkrypcja rozpoczyna się wcześniej. Niedawno wykazano, że transkrypcja podzbioru genów u Drosophila jest opóźniony o jeden cykl komórkowy w zarodkach haploidalnych . Eksperymentalnie zajęto się także drugim mechanizmem represji. Prioleau i in. pokazują, że wprowadzając białko wiążące TATA (TBP) do oocytów Xenopus , można częściowo przezwyciężyć blokadę transkrypcji. Hipotezę, że skrócone cykle komórkowe mogą powodować represję transkrypcji , potwierdza obserwacja, że mitoza powoduje zatrzymanie transkrypcji. Ogólnie przyjętym mechanizmem inicjacji embrionalnych sieci regulacyjnych genów u ssaków jest to, że istnieje wiele fal MZT. U myszy pierwszy z nich występuje w zygocie, gdzie ekspresja kilku pionierskich czynników transkrypcyjnych stopniowo zwiększa ekspresję docelowych genów w dół. Ta indukcja genów prowadzi do drugiego ważnego zdarzenia MZT
Usuwanie transkryptów matczynych
Aby wyeliminować udział produktów genów matki w rozwoju, mRNA dostarczone przez matkę muszą ulec degradacji w zarodku . Badania na Drosophila wykazały, że sekwencje w 3' UTR transkryptów matczynych pośredniczą w ich degradacji. Sekwencje te są rozpoznawane przez białka regulatorowe , które powodują destabilizację lub degradację transkryptów. Niedawne badania zarówno u danio pręgowanego , jak i Xenopus wykazały rolę mikroRNA w degradacji transkryptów matczynych. U danio pręgowanego mikroRNA miR-430 ulega ekspresji na początku transkrypcji zygotycznej i celuje w kilkaset mRNA w celu śmierci i degradacji. Wiele z tych celów to geny , które ulegają ekspresji u matki. Podobnie, w Xenopus wykazano , że ortolog miR-430 miR-427 celuje w matczyne mRNA w celu deadenylacji . Konkretnie, cele miR-427 obejmują cykl komórkowy regulatory, takie jak cyklina A1 i cyklina B2 .