发育与模式生物遗传学
形态发生素
形态发生素是一种信号分子,它从一个来源处扩散开来,形成浓度梯度——靠近来源处浓度高,随距离增大而减弱。细胞读取自己感受到多少形态发生素,并在不同浓度水平上作出不同反应,就像恒温器:高于某一阈值就做这件事,低于它就做那件事。从一个平滑的梯度中,涌现出界限分明、细胞类型各异的区域。
由于单一的梯度信号能依据局部浓度同时指定多种细胞命运,形态发生素是胚胎把“位置”转化为“身份”的一种经济方式。许多形态发生素是由一组起组织作用的细胞所分泌的可扩散蛋白质;接收信号的细胞含有相应机制,能把连续的形态发生素浓度转化为关于表达哪些基因的离散“开/关”决定。
这一概念虽强大,却是理想化的。在真实胚胎中,梯度由该分子的产生、移动和降解速率共同塑造,细胞也常常随时间推移而修正其最初的读数。尽管如此,形态发生素梯度的思想仍解释了:一片最初均一的细胞场如何能变成精确划分模式的组织。
在发育中的肢体里,跨越肢芽的形态发生素梯度告诉细胞该变成拇指(低信号)还是小指(高信号),从而使各指按正确顺序形成。
梯度把浓度上的平滑差异转化为离散的结构。
果蝇的Bicoid蛋白是教科书式的形态发生素:它沿卵分布的梯度在任何体节形成之前就设定了头尾方向的位置,高浓度处指定头部结构。
又称
另见