tg-cbmass-20121025

A rovarok körében általában a két pár szárny dívik (gondoljunk csak a szitakötőkre vagy a bogarakra), amelyek a második ill. harmadik tor szelvényről erednek. Akad azonban egy rend, amely csak egyetlen pár hártyás szárnnyal rendelkezik, ez a Kétszárnyúak rendje, a Diptera. Ezekben a rovarokban a második pár szárny egy különleges egyensúlyozó szervvé, ún. billérré alakult - mégpedig, mint azt mindenki, aki valaha kergetett legyet vagy szúnyogot tudja, elég sikeresen...

Már hosszú ideje tudott, hogy a változás mögött egy homebox gén áll, az Ultrabithorax (Ubx), ui. mai napig a hometikus mutációk prototípusa az ebben a génben bekövetkezett bithorax mutáció, amelynek eredményeként a muslica billérjei helyett is szárnyak fejlődnek. Normális esetben ennek a homeobox génnek a terméke jelen van a billért hordozó harmadik tor szelvényben, és hiányzik a szárnyat hordozó másodikból, de hogy az Ubx azonban pontosan hogyan is fejti ki a hatását, az mindmáig homályban maradt.

A bal oldalon egy vad típusú (azaz normális) Drosophila látható, míg jobb oldalon egy Ubx mutáns. 

Most azonban a Science egyik cikke fellebbenti a fátylat (legalább is részben) az Ubx hatásmechanizmusának mikéntjéről. A szárnyak méretét a Decapentaplegic (Dpp) fehérje szabályozza - ha több van belőle, jobban osztódnak a sejtek - s a kísérletek tanúsága szerint ezen fehérje szabályozása változott meg a billérek kialakulása során.

A muslica lárva fejlődése során megjelenő szárny (wing - W) kezdemények egyáltalán nem hasonlítanak a kifejlett szárnyakra, inkább miniatűr nyalókáknak tűnnek, amelyek csak a fejlődés egy későbbi fázisában laposodnak el. Ennek a "nyalókának" a hossztengelyében - amely a későbbi szárny élének felel meg - fejeződik ki a dpp gén, s innen diffundál a róla átíródó Dpp fehérje a környező sejtek közé. Mint arra a kutatók felfigyeltek, a billér (haltere - H) kezdeményében sokkal kevésbé expresszálódik a dpp és a Dpp aktivitás (ezt a kék színű P-Mad jelöli) is kevesebb sejtben figyelhető meg. Sőt, hogy az ok-okozati összefüggést megerősítsék: a Dpp aktivitást felerősítve a billérben, annak mérete 40%-al megnőtt, a szárnyban csökkenő aktivitás pedig 30%-os méretbeli csökkenést okozott.

Mi lehet tehát a billérben Dpp aktivitás csökkenésnek az oka? Mind a szárnyban, mind a billérben a Dpp egyik receptora, a Thickveinless (Tvk) komplementer módon fejeződik ki a Dpp aktivitással. Ennek az az oka, hogy ahol a receptor jelen van, ott megköti a Dpp-t ezáltal mintegy kihalássza, kititrálja a sejtközi folyadékból, azaz a Dpp nem tud tovább diffundálni. Azonban míg a szárnyban a Tkv nincs (vagy alig van) jelen a Dpp-t kifejező sejtek környezetében, addig a billér kezdeményben a Tkv minden sejtben egyforma intenzitással jelen van - így aztán persze a Dpp aktivitás is kevesebb sejtben érzékelhető, hiszen hamar "elfogy" a fehérje a sejtek közül.

Az Ubx valószínűleg a Tkv egyik negatív szabályozója, a master of thickveinless (mtv) gén elnyomásával hozza létre (részben) a szárny és billér között észlelt különbséget: ez a gén igen magas szinten expresszálódik a szárny hossztengelyében, míg a billérében nem. Ezért aztán a szárny hossztengelyében kevés Tkv keletkezik, s a Dpp szabadabban terjedhet.

Slusszpoénként: a nagyon szemfüleseknek esetleg feltünhetett, hogy a Dpp hasonlóan szabályozza egy szerv méretét mint a BMP egyes gerincesekben (lásd itt és itt), ami nem is igazán meglepő, figyelembe véve, hogy a Dpp a BMP gerinctelen megfelelője - csak éppen a rovarok esetében erre a furcsa névre hallgat ;-)).