遺伝子の発現制御は、細胞分裂や細胞の特殊化といった細胞機構を制御することで、形態形成に重要な役割を果たしている。
さらに、細胞移動などの細胞挙動、細胞接着などの細胞特性、アポトーシスなども遺伝子発現制御によって制御され、形態形成が促進される。
形態形成は、生物がその形態を形成する生物学的プロセスです。
形態形成は、細胞分裂、細胞の特殊化、アポトーシス、細胞移動、細胞接着など、様々な細胞・発生プロセスによって駆動されている。
この過程は、生物の特殊な分布を制御するため、形態形成は主に胚の発生過程で起こる。
形態形成に関与する分子はモルフォゲンです。
モルフォゲンは分泌型の成長因子であり、細胞内のいくつかのシグナル伝達経路を誘導する。
モルフォゲンの濃度勾配は、細胞の運命を決定する。
細胞の運命は、モルフォゲンが様々なレベルで細胞のDNAと相互作用することによって決定される。
特定の生物の形態形成の決定には、遺伝子の設計図であるゲノムと環境の2つの要因が関与している。
形態形成とは
形態形成とは、生物、器官、組織がその形状を形成する胚発生のプロセスです。
細胞分裂、細胞の特殊化、細胞移動、細胞接着、アポトーシスなど、さまざまな細胞プロセスを通じて行われる。
成体期にも細胞の組織化に関与している。
また、単細胞生物でも発生する。
植物における形態形成は、主に差動成長によって行われる。
一般に、植物には永続的な形態形成組織があり、その形態形成能は環境に依存する。
形態形成は、隣接する特殊な細胞が作り出すモルフォゲンと呼ばれるシグナル分子を、一般的な細胞に送ることによって誘導される。
遺伝子発現はいかにして形態形成に影響を与えるか？
モルフォゲンは、形態形成に関与する分子です。
それらは水溶性の成長因子であり、シグナル伝達経路を誘導することによって効果を発揮する。
シグナル伝達経路には、平面細胞極性（PCP）、ノッチシグナル、ウィングレス（WNT）、ソニックヘッジホッグ（SHH）、骨形成タンパク質（BMP）、レチノイン酸（RA）、繊維芽細胞成長因子（FGF）経路などがあります。
モルフォゲンの濃度勾配は、細胞の運命を決定する。
これらのシグナル伝達経路は、最終的に転写因子を活性化し、遺伝子発現を変化させる。
図1に、細胞シグナル伝達経路による遺伝子発現の制御を示す。
図1：細胞シグナルカスケードによる遺伝子発現の制御
例えば、FGF経路はERKなどのシグナル分子を刺激し、転写レベルおよび翻訳後レベルで遺伝子発現を制御する。
FGF経路は細胞内受容体チロシンキナーゼのシグナル伝達経路の一種であり、成長因子、ホルモン、サイトカインと結合することで活性化する。
FGF経路を介した遺伝子発現の制御を図2に示す。
：FGF経路
このように、遺伝子発現制御ネットワークは、様々な種類の分子制御因子が相互に作用しながら、細胞内のmRNAやタンパク質のレベルを調節し、遺伝子発現を制御している。
遺伝子発現の制御は、細胞分裂や特殊化などの細胞機構を制御し、形態形成に重要な役割を担っている。
さらに、細胞移動などの細胞挙動、細胞接着などの細胞特性、アポトーシスなども遺伝子発現制御により制御され、形態形成が促進される。
したがって、モルフォゲンが高濃度であれば遺伝子発現制御は高度になり、低濃度であれば遺伝子発現は低レベルになる。
結論
形態形成は、動物や植物の形が決定される生物学的プロセスです。
モルフォゲンは、隣接する細胞が産生する細胞外シグナル分子であり、形態形成の際に遺伝子発現を制御することで一般的な細胞の形態形成を促進する。
