Özel bir sömit ya da imajinal diskin bir üye ya da organ oluşmasına yardım edeceği söylendiğinde yapısının düzenlenmesinde akla ilk gelen, gelişime ait görevlerinin önemli olduğudur. Middlesex Hospital Medical School, London’dan Lewis Wolpert, tavuklarda kanat gelişimiyle ilgili çalışmalarına dayanan üye gelişimi ve şekillenmenin nedenini açıklayan bir model ileri sürmüştür. Onun modelindeki bikoordinat sisteminde proksimodistal eksen (vücuttan ekstremitenin sonuna kadar) ve anteriyöposteriyör (önden arkaya) eksenin var olduğu kabul edilir.
Wolpert’in teklifindeki proksimodistal koordinat, üye tomurcuğunun tepesinden çapraz geçen ektodermal çizgi ile bağlantılı bir alanda kanat gelişimi için gelişme bölgesiyle birleşir.
Yeni hücreler gelişme bölgesinde oluşur ve geride kalan alan vücudun dışına doğru devamlı itilir. Bir hücrenin proksimodistal pozisyon değerleri hücrenin gelişme bölgesinde geçirdiği zamanla tespit edilebilir. Kanat gelişiminin en başında, gelişme bölgesinin gerisinde kalan hücreler düşük pozisyonal değere sahip olup kanadın basal kısmının geliştirilmesinden sorumlu olurlar. Biraz daha geride kalan hücreler orta pozisyonal bir değere sahip olup kanadın orta kısmının oluşumunu sağlarlar (radius ve ulna kısmı).
Gelişmede geç kalan hücreler ise gelişme bölgesinde uzun zaman geçirip yüksek pozisyonal değere sahip olurlar ve kanadın distal kısmının oluşumdan sorumludurlar. Bu bilgi, hücreler ayrıldığında bile hücrelerde bir şekilde depolanır ve herhangi bir kopma durumunda kopma noktasından yeni üyelerin rejenerasyon yeteneğini sağlar.
Anteriyöposteriyör koordinata gelince… Wolpert kanat tomurcuğunun arka hattında bulunan küçük bir hücre grubunca salgılanan bir morfogenin (şimdi yaygın bir şekilde retinoik asiti olduğu düşünülmektedir) yayınım gradientinin, tomurcuğu kutuplaştırdığını ileri sürmektedir. Bu iki koordinatla, hücreler uygun bir yapıya farklı laşmalarını kesin olarak belirleyecekleri pozisyonlarını “okuyabileceklerdi”.
Bu modelin ilk kısmını denemek için, Wolpert genç kanat tomurcuğundaki gelişme bölgesini (ektodermal çizgi ve aktif olarak bölünen hücrelerle bağlantılı olan alan) daha yaşlı kendi gelişme zonu alınmış bir tomurcuğun ucuna nakletti. Sonuçta iki humerus kısmı ve iki radius-ulna kısmı olan kanat oluştu.
Wolpert bu sonuçları açıkladığında, nakledilen hücreler için söylenecek bir şey yoktu, onlar kanatta oldukça dış kısımdaydılar ve kanatın sadece distal kısımlarını oluşturmalıydılar. Çünkü o hücreler gelişme bölgesinde oldukça az bir zaman geçirmişlerdi. Bu hücrelerin bazıları geride kalmıştı. Bu hücreler kanatın tabanı yakınında bulunarak onların pozisyonunu okumaya programlanmışlardı ve bu pozisyona uygun yapılara geliştiler. Daha yaşlı bir tomurcuktan daha genç bir tomurcuğa gelişme bölgesinin nakledilmesi şeklinde zıt bir deneyde sadece distal kısımları yani parmakları olan kanat olmuştur. Nakledilen dokuda, henüz humerus, radius ve ulnanın geliştiğine dair belirti yoktu. Gelişme bölgesinde uzun bir zaman geçiriliyorsa, kanat ucuna uygun yapılar gelişir. Hipotezin gradient kısmını test etmek için Wolpert arka kenardan (posteriyör) öne, tomurcuğun düşünülen kutuplaştırıcı bölgesini nakletti.
Sonuçlar çarpıcıydı: Ön uçta ayna görüntülü bir parmak takımı gelişti. Kutuplaştırıcı bölgenin nakledilen kısmına onların uyumu, kanatın arkasındaki polarize edici dokuya normal kemik takımının uyumu ile aynıydı. Belirgin bir şekilde, nakledilen bölgeden salınan morfogen, aynen tomurcuğun arka yarımını kutuplaştıran arka uçtaki kutuplaştırma bölgesinden salınan morfogenin arkadan öne yayıldığı gibi tomurcuğun ön yarımını önden arkaya doğru yayılarak kutuplaştırdı. Toplam morfogen konsantrasyonu yükseldiğinden normal ön parmağın gelişmesi için hiçbir yerde düzey yeterli derecede düşük değildi. Daha sonra yapılan deneyler bu gradient modelini kuvvetli bir şekilde desteklemektedir: Eğer nakledilen bölge büyükse, yerleri değişmiş parmak grubu tam olarak gelişir; fakat dokunun yalnızca küçük bir kısmı taşınırsa, yalnızca tek bir parmağın oluşumu uyarılır.
Retionik asitin uygulanması, bu nakledilen doku örneklerine benzer ve kanat tomurcuk hücrelerindeki retinoik asit reseptörleri bir kez bağlandığında çekirdeğe hareket ettikleri ve DNA’ya bağlandıkları bilinmektedir. Bu durum tıpkı bir gen kontrol maddesinden beklediğimiz gibiydi. Bundan başka homeotik genin okunması retinoik asit konsantrasyonu ile ilişkilidir.
Kaynakça:
https://www.sciencedirect.com
Yazar: Taner Tunç