Яс болон шүдний хэлбэржилтийн молекул түвшин дэх механизм

Ямар нэг эрхтэний байршил болон хэлбэржилтийг судлахад ойлгомжтой модель болгож мөчдийн хэлбэржилтийг жишээ болгодог. Шүд ч гэсэн төстэй механизмаар явагддаг тул юуны өмнө шувууны мөчид хэрхэн хэлбэрждэг талаар молекул биологи талаас нь авч үзье.
Сээр нуруутан амьтдын мөчдийн хэлбэржилт дараах 3 тэнхлэгийн дагуу явагддаг.
Үүнд,
1. Үндсэн болон төгсгөлийн хэсгийг дагуулж татсан тэнхлэг... proximal-distal (PD) axis,
2. Урд болон ар талыг дайруулсан тэнхлэг... anterior-posterior axis(AP),
3. Хэвлий болон нуруу талыг ялгах тэнхлэг... dorsal-ventral axis(DV)

Энэ нь булчин мэдрэлийн эхийг тавих эд эс ороогүй үед явагддаг бөгөөд мөчний ясны эх үүсвэр болох мөгөөрсний хэлбэржилт нь мезенхимийн болон эктодермийн хоорондын үйлчлэлийн дүнд автономоор үүсдэг.

Мөчдийн үүсвэрийн (limb bud) PD тэнхлэгийн дагуу хэлбэржилт нь дараах удирдлаган доор явдаг.Эхнийх нь эктодермийн сэртэнгээс apical ectodermal ridge (AER) ялгарах байршлыг заах сигнал FGF-фибробластын өсөх хүчин зүйл (fibroblast growth factor-4,8,10) ба дараагийнх нь түүнээс хамаарч илрэх хомеобокс генүүд (HoxA, HoxD) юм. Гэхдээ энэ үед мөчдийн эх үүсвэрийн аль нь гар хөлийн ямар хэсэг болох талаар 2 гипотез байдаг.
1.Progress zone(PZ)
Мөчдийн үүсвэр тавигдсан эхний шатанд ямар эс ямар хэсэг болж хөгжих нь тогтоогдоогүй байдаг. AER-аас ялгарах FGF-ийн үйлчлэлийг хүлээн авах эсийн давхарга нь AER-ийн яг доор байрладаг бөгөөд 350 микрометр орчим мезенхимийн идэвхтэй хуваагдал юм. Үүнийг PZ гэнэ. Эсийн хуваагдлын явцад PZ-гээс зарим эс шилжин холдох тул эсүүдийн энэ бүсэд байх хугацаа хоорондоо ялгаатай байна.PZ -гээс эрт холдсон эс гар хөлийн дээд хэсэг буюу суурь хэсгийг бүтээхэд оролцох бол сүүлд ялгарсан эсүүд төгсгөл буюу мөчдийн доод хэсгийг бүтээх эх үүсвэр болдог байна.
2. Урьдчилан программчлагдсан модель
Энэ модель дээр мөчдийн үүсвэр тавигдсан эхний шатанд ямар эс юу болж хөгжих нь анхнаасаа тогтоогдсон байдаг гэж тайлбарладаг.

AP тэнхлэгийн дагуух байршлыг тогтоох үүргийг ZPA хэмээн нэрлэгдэх мезенхимийн эдээс ялгарах sonic hedgehog(Shh) гэдэг уураг гүйцэтгэдэг байна. Харин zone of polarizing activity (ZPA) нь ретинойны хүчлийн үйлчиллээр энгийн мезенхимийн эдээс туйлшруулах идэвхтэй болж өөрчлөгддөг юм байна. ZPA-д ойрхон талаас чигчий хуруу, ядам хуруу, дунд хуруу, долоовор хуруу гэсэн дарааллаар үүсгэвэр нь тавигддаг. Shh уургийн тархах чадвар муу тул түүнээс хамаарч илэрдэг ясны хэлбэрзүйг залах уураг буюу bone morphogenic protein (BMP-2,4) шууд үйлчилдэг байж болзошгүй.

DV тэнхлэгийн дагуух байршлыг тогтоох үүргийг Wnt төрлийн уураг гүйцэтгэдэг. Гэхдээ энэ нь мөчдийн булчин, шөрмөсний хөгжилд хамаатай. Wnt төрлийн уургууд нь эктодермээс ялгардаг ба Wnt-5a ген нь хэвлийн эктодермийн эсэд идэвхтэй илэрч, Wnt-7а нь нуруу талд илэрдэг байна.
Ийнхүү тодорхой байршлын эхээс мэдээлэл дамжиж тодорхой генүүдийн илрэлийг дэс дараатай зохицуулан эрхтэнийг бүтээдэг байна.

Ясны хэлбэрийг тогтоох хомеобокс генүүд
Эсүүд байршлаа олсны дараа тэнд зэв хэлбэр үүсгэх янз бүрийн генд нөлөөлөх transcription factor бол хомеобокс генүүдээр кодлогддог. Эдгээр transcription factor нь 60 аминхүчлээс тогтдог ижилхэн хомеодомейн ба транскрипци-идэвхжүүлэгч домейн гэсэн 2 хэсгээс бүрддэг. Хомеодомейн нь ДНХ-тай холбогддог.
Хомеобокс генүүд нь ижил нэг хромосомон дээр 9-13 төрлийн генээс тогтох 4 тасархайг үүсгэдэг. Эдгээр нь HoxA, HoxB, HoxC, HoxD бөгөөд энэ дундаас HoxA, HoxD нь PD болон AP тэнхлэгийн дагуух мөгөөрсний хэлбэрийг үүсгэхэд нарийн хамааралтай байдаг.Hoxa10 нь бугалганы яс, Hoxa11 нь тохой, шууны яс,Hoxa13 нь сарвууны яс үүсэх хэсэгт илэрч байсан бол
Hoxd11,Hoxd12 нь бугалга болон тохойн ясны хэлбэрээ олох үед,Hoxd13 нь эрхий хуруунаас бусад сарвууны яс хэлбэржих үед илэрч байсан байна.