Srovnávací vývojová biologie

Abstrakt:
Schopnost reprodukce živočichů i rostlin je dána genetickou informací (DNA v jádrech a organelách) a prostřednictvím další informace z vaječné buňky (maternální informace, cytoplazmatické determinanty). Obecně však platí, že výsledný fenotyp organizmu není přímo kódován touto informací. Informační kapacita DNA je totiž příliš malá na to, aby skladovala vysoce komplexní finální strukturu organizmu. Jakou informaci tedy genom opravdu kóduje? (a) Obsahuje informaci, jak vytvářet různé proteiny, rRNA a tRNA a jak replikovat samotnou DNA. (b) Ztělesňuje určitou hierarchickou organizaci: �nadřízené" (master) geny dominují, ovládají prostřednictvím svých produktů celé sady podřízených genů. (c) Genom obsahuje elementy spaciotemporálního programu k řízení pořadí genové exprese. Není dosud zcela jasné, jak se vyvíjející organizmus vytváří na základě takové minimální organizace nebo jak jsou organizmy schopny regenerovat ztracené části svého těla. Nejčastěji jsou diskutována následná vysvětlení, jak získat výslednou komplexitu organizmu: (a) Kombinatorika na úrovni genů: v různých buněčných typech a orgánech se aktivují odlišné kombinace genů v prostoru a čase. A» již organizmus obsahuje 3 000 genů (jako např. hlístice Caenorhabditis) nebo až 100 000 genů (obratlovci, vyšší rostliny), počet kombinací genových aktivit je prakticky neomezený. (b) Buněčná sociologie: buňky spolu interagují, jsou součástí společnosti, ve které se její členové vzájemně ovlivňují. Jejich �chování" není určováno pouze vnitřními determinantami (jako jsou geny), ale též tokem energie a informace přicházejících ze sousedních buněk a, zejména v pozdějších fázích vývoje, z vnějšího životního prostředí.

Epigenetická dědičnost

Abstrakt:
Epigenetické procesy patří v současné době k nejaktuálnější problematice vývojové genetiky eukaryotických organizmů. Epigenetické řízení genové exprese představuje obecný mechanizmus, který je nadřazen nad primární genetickou informaci i regulaci genové exprese prostřednictvím vazby transkripčních faktorů na promotorové oblasti. Mechanizmy, které epigenetickou kontrolu realizují, zejména struktura chromatinu, metylace cytozinu a kinetika replikace DNA, navozují stav kompetence (potenciální transkripční aktivity/inaktivity) příslušných genů, genomových domén, celých chromozómů nebo dokonce chromozómových sad. Tyto stavy potenciální aktivity genů, závislé na struktuře jejich chromatinu, se v průběhu ontogeneze obvykle mění, což představuje jeden z mechanizmů řízení diferenciace. Vzájemné vztahy mezi jednotlivými realizátory epigenetické dědičnosti (např. acetylací histonů versus metylací DNA) nejsou dosud objasněny. U různých skupin eukaryotických organizmů nacházíme někdy shodné, jindy odlišné mechanizmy: u některých skupin organizmů se například nevyvinuly metylační modifikace DNA. Je pravděpodobné, že chemické modifikace histonů a DNA se vyvinuly na sobě nezávisle a fungují často paralelně; acetylace histonů a kinetika replikace DNA jsou zřejmě evolučně starší, zatímco metylace DNA představují evolučně mladší, avšak striktnější a přesnější mechanizmus regulace genové exprese.