形态发生素

形态发生素是其非均匀分布支配的物质图案组织发展的过程形态或图案形成，核心处理中的一个发育生物学，组织内建立的各种特化细胞类型的位置。更具体地说，形态发生素是一种直接作用于细胞以根据其局部浓度产生特定细胞反应的信号分子。

通常，形态发生素由源细胞产生，并在早期发育过程中通过胚胎中的周围组织扩散，从而建立浓度梯度。这些梯度驱动未特化干细胞分化为不同细胞类型的过程，最终形成身体的所有组织和器官。形态发生的控制是进化发育生物学(evo-devo)的核心要素。

形态发生素的概念在发育生物学历史悠久，可追溯到开创性的工作，果蝇（果蝇）遗传学家，托马斯·亨特摩根，在20世纪初。LewisWolpert在1960年代用法国国旗模型完善了形态发生素的概念，该模型描述了形态发生素如何将组织细分为不同靶基因表达的域（对应于法国国旗的颜色）。该模型得到了xxx的果蝇生物学家PeterLawrence的拥护。ChristianeNüsslein-Volhard是xxx个发现形态发生素Bicoid的人，存在于果蝇合胞体胚胎梯度中的转录因子之一。她因解释普通果蝇的形态发生胚胎学的工作而获得1995年诺贝尔生理学和医学奖。由加里·斯特鲁尔(GaryStruhl)和斯蒂芬·科恩(StephenCohen)领导的研究小组随后证明，一种分泌性信号蛋白decapentaplegic（转化生长因子β的果蝇同系物）在果蝇后期充当形态发生素发展。

在早期发育过程中，形态发生素梯度导致特定细胞类型以不同的空间顺序分化。形态发生素通过形成浓度梯度来提供空间信息，该浓度梯度通过在不同浓度阈值下诱导或维持不同靶基因的表达来细分细胞区域。因此，远离形态发生素来源的细胞将接受低水平的形态发生素并仅表达低阈值的靶基因.相反，靠近形态发生素来源的细胞将接受高水平的形态发生素，并将表达低阈值和高阈值的靶基因。由于靶基因表达的不同组合，出现了不同的细胞类型。通过这种方式，细胞领域根据它们相对于形态发生素来源的位置被细分为不同的类型。该模型被认为是在动物胚胎发育过程中产生细胞类型多样性的一般机制。

一些最早和研究最多的形态发生素是在早期黑腹果蝇（果蝇）胚胎内扩散的转录因子。然而，大多数形态发生素是在细胞之间传递信号的分泌蛋白。

形态发生素从局部来源扩散并在发育中的组织中形成浓度梯度。在发育生物学中，“morphogen”被严格用来表示直接作用于细胞（而不是通过连续诱导）以产生依赖于morphogen浓度的特定细胞反应的信号分子。这个定义涉及机制，而不是任何特定的化学式，因此简单的化合物如视黄酸（视黄醇或维生素A的活性代谢物）也可以作为形态发生素。由于在法国国旗模型中概述的组织中设置梯度的特定问题，该模型并未被普遍接受随后的工作表明果蝇胚胎的形态发生素梯度比简单梯度模型所表明的更复杂。

提议的哺乳动物形态发生素包括视黄酸、音速刺猬(SHH)、转化生长因子β(TGF-β)/骨形态发生蛋白(BMP)和Wnt/β-连环蛋白。果蝇中的形态原包括decapentaplegic和刺猬。

在开发过程中，视黄酸，的代谢物的维生素A，用于刺激的生长后的生物体的末端。视黄酸与视黄酸受体结合，作为转录因子来调节Hox基因的表达。胚胎暴露于外源性维甲酸，尤其是在孕早期，会导致出生缺陷。

TGF-β家族成员参与背腹模式和一些器官的形成。将TGF-β与II型TGFβ受体结合会募集I型受体，导致后者被转磷酸化。I型受体激活Smad蛋白，后者又充当调节基因转录的转录因子。

声波刺猬(SHH)是对发育中胚胎的早期模式必不可少的形态发生素。SHH与Patched受体结合，在不存在SHH时会抑制Smoothened受体。激活的平滑依次导致Gli1、Gli2和Gli3易位到细胞核中，在那里它们激活PTCH1和Engrailed等靶基因。