W4 - GENETYKA ROZWOJU

Jednym z podstawowych problemów biologii jest wyjaśnienie mechanizmów, które powodują, że
z pojedynczej zapłodnionej komórki jajowej powstaje skomplikowany organizm, złożony
z wyspecjalizowanych narządów i tkanek, uporządkowanych i funkcjonujących według odziedziczonego planu. Mechanizmy sterujące rozwojem są pod kontrolą genetyczną, a rozwój jest wynikiem określonego ciągu ekspresji genów. To DNA nadzoruje proces, w wyniku którego
z zygoty powstaje kompletny, dorosły organizm określonego gatunku. To geny stanowią decydujący czynnik w przebiegu rozwoju organizmu. Wszystkie procesy istotne dla rozwoju zależą bezpośrednio lub pośrednio od funkcji białek. A więc to geny regulują rozwój, określając gdzie
i kiedy są syntetyzowane określone białka w zarodku i tym samym kontrolując właściwości każdej komórki w organizmie. To w genach jest zakodowana informacja o kształcie, funkcjach
i zachowaniu każdej komórki w organizmie. Rozwój organizmu można rozpatrywać jako niezwykle złożony proces włączania i wyłączania we właściwym czasie odpowiednich genów. W miarę powstawania poszczególnych tkanek, wszystkie potrzebne geny w każdej z komórek rozwijającego się organizmu muszą zostać bądź aktywowane, bądź unieczynnione. Stabilne wzorce ekspresji genów mogą być przekazywane do komórek potomnych, ale niektóre wysoce wyspecjalizowane komórki (np. neurony, komórki soczewki oka) po zróżnicowaniu już nigdy nie ulegają podziałom. W organizmach wielokomórkowych odmienne typy komórek powstają w wyniku uruchamiania różnych grup genów w trakcie różnicowania.

I. Rozwój zarodkowy (embrionalny)

Rozwój zarodka jest rozwojem regulacyjnym kontrolowanym przez genom: jest ciągiem złożonych procesów regulacyjnych dokonujących się w różnorodnych komórkach tworzącego się organizmu. Rozwój zarodkowy jest okresem rozwoju osobniczego (ontogenezy) od zapłodnienia do wyklucia się z jaja lub opuszczenia organizmu matki. Embriogeneza przebiega w określonych etapach: zapłodnienie, bruzdkowanie, gastrulacja (proces tworzenia się gastruli z blastuli, polegający na wytworzeniu 3 listków zarodkowych: ekto-, endo- i mezodermy) oraz organogeneza. Obejmuje następujące stadia: zygotę, morulę, blastulę (u ssaków łożyskowych blastocystę) posiadającą pierwotną jamę ciała (blastocel) i gastrulę posiadającą wtórną jamę ciała (celomę). Rozwój zarodkowy ma charakter segmentowy, co oznacza, że całe ciało jest zorganizowane w przedziały (segmenty).

II. Różnicowanie komórkowe

Zapłodniona komórka jajowa (zygota) jest totipotencjalna, tzn. ma nieograniczone (w ramach właściwych dla danego gatunku) możliwości rozwojowe. Zygota zawiera wszystkie informacje niezbędne do powstania całego organizmu. Są w niej zawarte wszystkie informacje na temat tego, jak będziemy wyglądali i funkcjonowali, czy będziemy podatni na konkretne choroby, jaki osiągniemy poziom inteligencji itd. Zygota daje początek wszystkim komórkom organizmu.
W organizmie człowieka powstaje ponad 200 rozpoznanych dotychczas typów komórek, które wykazują zmienność wielkości (komórka jajowa około 360 µm, pozostałe komórki 10-25 µm) oraz zmienność kształtu (np. kulisty - komórki tłuszczowe, dyskoidalny - erytrocyty, gwiaździsty - komórki nerwowe, sześcienny - komórki wątroby, płaski - komórki niektórych nabłonków). Podstawową jednostką rozwoju organizmu jest komórka. W trakcie kolejnych podziałów zygoty wyodrębniają się grupy komórek, z których powstają tkanki o różnych właściwościach. Zjawisko to nosi nazwę różnicowania komórkowego. Różnicowanie komórkowe zabezpiecza podział funkcji komórek w obrębie danego organizmu i gwarantuje powstanie specjalizacji pomiędzy poszczególnymi zespołami komórek w organizmie. Różnicowanie komórkowe to proces morfologicznej i fizjologicznej specjalizacji komórek prowadzący do ustalenia ich ostatecznej budowy i funkcji. Podstawowe procesy różnicowania komórkowego zachodzą w rozwoju zarodkowym podczas tworzenia tkanek i ich przebudowy: jest to różnicowanie pierwotne. Różnicowanie wtórne występuje w okresie pozazarodkowym i jest ograniczone do multipotencjalnych komórek macierzystych oraz do procesów regeneracyjnych.

Zjawisku różnicowania się komórek towarzyszy stopniowe zmniejszanie się ich dalszych możliwości rozwojowych. Są jednak takie tkanki w organizmie dojrzałego człowieka, w których wyodrębniają się pokolenia komórek krańcowo zróżnicowanych, a jednocześnie stale utrzymuje się rezerwuar komórek pluripotencjalnych o wciąż wielostronnych możliwościach rozwojowych (np. komórki pnia stem cells w szpiku kostnym, dające sukcesywnie początek różnym typom zróżnicowanych komórek krwi takim jak erytrocyty i leukocyty).

Zróżnicowanie komórek zwierzęcych, w odróżnieniu od komórek roślinnych, jest zazwyczaj nieodwracalne: komórki potomne albo zachowują ten sam poziom zróżnicowania, co komórki wyjściowe, albo ulegają jeszcze dalej posuniętej specjalizacji. Tylko w wyjątkowych warunkach (np. w wyniku uszkodzeń tkanki lub w hodowli in vitro) może dojść do częściowego odróżnicowania komórek zwierzęcych.

Zróżnicowane komórki zachowują kompletną (pełną) informacji genetycznej ale ich los (ostateczna struktura i funkcja) jest już określony (przesądzony).

III. Genetyczne podstawy procesu różnicowania komórkowego:
zmiany ekspresji genów w rozwoju zarodkowym

Zróżnicowane komórki mają charakterystyczną strukturę, kształt i sposób funkcjonowania. Zróżnicowane komórki syntetyzują specyficzne dla siebie białka strukturalne, a także białka enzymatyczne, warunkujące określony dla danego typu różnicowania ciąg przemian metabolicznych. Wszystkie zróżnicowane komórki danego organizmu są genetycznie identyczne, lecz różnią się wzorem ekspresji genów - różnicowanie obejmuje zatem kontrolę
i utrzymywanie zróżnicowanej ekspresji genów. To właśnie różnice w ekspresji genów powodują tak wielką zmienność wśród komórek. U podstaw procesów różnicowania leżą więc zmiany
w stanie aktywności odpowiednich genów: zmiany te decydują o skierowaniu komórek na określoną drogę rozwojową, a więc decydują o determinacji rozwojowej danej linii komórkowej. To zestaw genów ulegających ekspresji w komórce określa cechy tej komórki oraz jej rolę
w organizmie, bo aktywność określonych genów w komórce decyduje o składzie białek obecnych
w tej komórce. A więc w różnych komórkach powstają zupełnie odmienne zestawy białek. Białka wykazują wszechstronność funkcji i odgrywają decydującą rolę prawie we wszystkich procesach biologicznych (ang. protein pochodzi z grec. „proteios” i znaczy „pierwszy, najważniejszy”). To właśnie białka jako produkty genów odpowiadają za strukturę i funkcję danej komórki, decydują
o jej charakterystycznych cechach i roli pełnionej w organizmie. Białka stanowią dla komórki budulec, jednocześnie są jej narzędziami umożliwiającymi funkcjonowanie. Niemal wszystko
w naszym organizmie albo jest białkiem, albo jest produktem białek. „Życie jest formą istnienia białka” (Fryderyk Engels w „Dialektyce przyrody”, 1883) - ta niedościgniona w swej lapidarności teza jest jak najbardziej prawdziwa: jest faktem niezaprzeczalnym, że nie ma życia bez białka, bo wszystkie funkcje komórek zależą od białek!

Przykłady różnorodności funkcji białek: białka strukturalne (np. kolagen, elastyna, tubulina, aktyna, keratyna) - stanowią mechaniczną podporę komórek i tkanek; białka enzymatyczne
- katalizują określone reakcje metaboliczne; białka transportujące (np. hemoglobina, albumina, transferyna) - przenoszą małe cząsteczki lub jony; białka sygnałowe (np. hormony, czynniki wzrostu) - przenoszą sygnały z komórki do komórki; białka receptorowe (np. rodopsyna, receptory) - wykrywają sygnały; białka motoryczne (np. miozyna, kinezyna, dyneina) - generują ruch
w komórkach i tkankach; białka zapasowe (np. ferrytyna, owoalbumina, kazeina) - magazynują małe cząsteczki lub jony; białka regulujące geny (np. czynniki transkrypcyjne, homeodomeny); przeciwciała (immunoglobuliny) - biorą udział w reakcjach odpornościowych, czyli w odpowiedzi immunologicznej.

Zróżnicowana komórka zachowuje pełną informację genetyczną - nie traci zestawu genów potrzebnych do wytworzenia różnych tkanek, mimo, że w normalnych warunkach geny te nie ulegną nigdy ekspresji w tej komórce. Na podstawie tej samej informacji genetycznej komórka potrafi wyprodukować różne białka w zależności od jej aktualnych potrzeb. Zróżnicowanie komórek nie wynika ze zmian zawartości materiału genetycznego, lecz jest konsekwencją selektywnej ekspresji genów. Komórki danego organizmu różnią się znacznie między sobą pod względem fenotypu - wykazują odmienną strukturę i funkcję, mimo że mają takie same genotypy (np. różnice między neuronem a limfocytem ssaka są tak wielkie, że trudno sobie wyobrazić, że te dwie komórki zawierają ten sam DNA). Różnicowanie komórkowe polega więc na wytwarzaniu różnych fenotypów komórkowych w obrębie tego samego genotypu. Ostateczny fenotyp komórki wynika z selektywnej ekspresji jej genów, a istota różnicowania dotyczy zmian
w jakości i ilości produkowanych białek. Różnice między np. erytrocytem, komórką trzustki i limfocytem zależą zatem od precyzyjnej kontroli ekspresji genów. W każdym z tych przypadków komórka używa jedynie niektórych genów spośród całego ich zestawu. W danej komórce ujawnia się tylko nieznaczna część wszystkich genów - różna
w poszczególnych typach komórek, bowiem żadna komórka nigdy nie potrzebuje całej informacji genetycznej naraz. Komórki nie produkują więc wszystkich, a tylko niektóre białka, specyficzne dla danego typu komórek i potrzebne im w odpowiednim momencie (w określonych okresach ich cyklu życiowego). W różnych typach komórek danego organizmu są aktywowane różne geny: geny aktywne w określonym typie komórek mogą być nieaktywne w komórkach innego typu. Jednak geny konstytutywne (housekeeping genes) o nieregulowanej ekspresji są czynne (przynajmniej okresowo) we wszystkich lub w większości komórkach, bo ich produkty są niezbędne w każdej typowej komórce. Geny konstytutywne (geny metabolizmu podstawowego) warunkują podstawowe funkcje komórki: kodują enzymy metabolizmu podstawowego, polimerazy RNA, enzymy naprawiające DNA, histony, rRNA, tRNA oraz elementy cytoszkieletu (mikrotubule i mikrofilamenty).

Występuje czasowa oraz komórkowa specyficzność syntezy białek w ontogenezie, bo wzorzec ekspresji genów zmienia się w czasie rozwoju i jest specyficzny tkankowo. Przykładem są białka regulujące ekspresję genów kodujących hemoglobinę, które funkcjonują wyłącznie we wczesnych stadiach życia erytrocytów (w retikulocytach) i nie ujawniają się w żadnych innych komórkach. Innym przykładem komórkowej specyficzności syntezy białek jest synteza insuliny w komórkach  trzustki, a także synteza glukagonu w komórkach  trzustki oraz synteza przeciwciał przez limfocyty B. Niektóre białka pojawiają się tylko we wczesnych stadiach ontogenezy, a następnie prawie zupełnie przestają być produkowane. Do takich białek należą m.in.: hemoglobina płodowa HbF (fetal haemoglobin), antygen karcynogenny CEA (carcinoembryonic antigen), -fetoproteina AFP (alpha fetoprotein) i gonadotropina kosmówkowa hCG (human chorionic gonadotropin).
U osób dorosłych wysokie stężenie AFP może świadczyć o występowaniu nowotworu wątroby, jelita grubego i trzustki. Z kolei podwyższone stężenie CEA stwierdza się w raku okrężnicy i płuc,
a hCG - w raku macicy, jąder i sutka. Podwyższone stężenie hCG w surowicy ciężarnej kobiety może sugerować zespół Downa u płodu. Natomiast podwyższony poziom AFP w surowicy ciężarnej kobiety występuje zazwyczaj w przypadku wad cewy nerwowej u płodu: jego bezmózgowiu, przepuklinie mózgowej lub rozszczepie kręgosłupa.

Czynniki wpływające na regulację funkcji genów są równocześnie odpowiedzialne za różnicowanie komórek i zmiany morfologiczne zachodzące w trakcie rozwoju embrionalnego, a więc za odrębności morfologiczne i fizjologiczne pomiędzy zróżnicowanymi komórkami są odpowiedzialne czynniki regulujące ekspresję informacji genetycznej.

IV. Geny homeotyczne i ich mutacje

Termin „homeozja” na oznaczenie zmian struktur ciała wprowadził w 1894 roku angielski genetyk William Bateson. Pojęcie homeotyczny pochodzi z języka greckiego - „homei” i znaczy „podobny”, także „możliwość upodobniania jednych segmentów zarodka do innych”. Grupę genów kontrolujących rozwój osobniczy i biorących udział w wyznaczaniu zasadniczego planu budowy zarodka nazwano genami homeotycznymi. HOM oznacza grupę genów homeotycznych
u bezkręgowców, Hox oznacza grupę genów homeotycznych u kręgowców, a HOX - u człowieka. Geny homeotyczne wykryto pod koniec lat 70. XX w. u mutantów muszki owocowej Drosophila melanogaster wykazujących zaburzenia segmentacji ciała. U muszki owocowej znaleziono 8 genów homeotycznych zgrupowanych w dwóch kompleksach: 5 genów w kompleksie ANT-C reguluje rozwój głowy, czułków i odnóży, a 3 geny w kompleksie BX-C kontrolują rozwój segmentów tułowia i odwłoka.

W roku 1995 Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny przyznano właśnie za badania nad rolą tych genów w rozwoju muszki (Niemce Christiane Nusslein-Volhard oraz Amerykanom Eric Wieschausowi i Edwardowi Lewisowi).

Geny homeotyczne kontrolują rozwój morfologiczny poszczególnych części zarodka: regulują kształtowanie się segmentów zarodka (określają rodzaj segmentu, który powstanie z danych komórek) i tym samym są odpowiedzialne za poprawne rozmieszczenie części zarodka. Geny homeotyczne kierują procesem różnicowania komórkowego, a ich prawidłowa funkcja polega na przypisaniu komórkom, znajdującym się w różnych częściach tworzącego się organizmu, określonej przestrzennej orientacji. Geny te ulegają ekspresji wyłącznie we wczesnej fazie rozwoju zarodkowego. Są to działające hierarchicznie geny „polaryzacji segmentów”.

Geny homeotyczne warunkują mechanizm przednio-tylnej polaryzacji zarodka wzdłuż ośrodkowego układu nerwowego (czyli wzdłuż długiej osi zarodka). Mimo różnic
w ostatecznym wyglądzie organizmów wielokomórkowych, działanie tych genów w określaniu przednio-tylnej osi ciała jest podobne. Kolejność ekspresji tych genów jest zgodna z kolejnością ich ułożenia wzdłuż przednio-tylnej osi zarodka i następuje wzdłuż ośrodkowego układu nerwowego oraz zawiązków kończyn, w sposób określony pod względem czasu i przestrzeni, w kierunku od przedniej do tylnej części zarodka. Ekspresja współliniowa tych genów odpowiada sekwencji czasowej: ich ułożenie ściśle odpowiada kolejności ich działania w trakcie formowania przednio-tylnej polaryzacji zarodka. Geny, do których ekspresji dochodzi najpierw w narządach osiowych
(w układzie nerwowym, w zawiązkach kręgów), wykazują następnie ekspresję również
w narządach obwodowych (kończynach).

Geny homeotyczne są zgrupowane w kompleksach - zespołach (clusters) i tworzą hierarchiczny system funkcjonalny, w którym aktywacja lub inaktywacja jednego genu wpływa na funkcje innych genów, oddziałujących z kolei na aktywność kolejnych genów itd. - działają więc w sposób kaskadowy. Geny homeotyczne są więc dowodem na istnienie hierarchicznej kontroli ekspresji genów, a ich obecność w genomie świadczy o tym, że informacja genetyczna ma strukturę kaskadową. Geny mające większy wpływ na rozwój uaktywniają się wcześniej niż te, których działanie jest ograniczone. Jeden gen uruchamia wiele innych genów, działających na niższych szczeblach hierarchii przekazywania sygnałów.

Geny zajmujące tą samą pozycję w różnych kompleksach są bardziej do siebie podobne niż geny sąsiadujące w jednym kompleksie.

Wszystkie geny homeotyczne są odpowiedzialne za włączanie i wyłączanie innych genów.
W każdym genie homeotycznym znajduje się konserwatywna kaseta homeo - tzw. homeoboks tworzący swoistą sekwencję 180 nukleotydów i kodujący odcinki białka złożone z 60 aminokwasów (homeodomeny). Homeodomeny należą do grupy czynników transkrypcyjnych, czyli są regulatorami ekspresji genów (tych odpowiedzialnych za określenie rodzaju przyszłego segmentu ciała) i posiadają domenę wiążącą DNA typu helisa-zwrot-helisa. Homeodomeny pełnią funkcję regulatorów rozwoju poszczególnych części zarodka. Homeoboks po raz pierwszy odkryto w 1984 roku u muszki owocowej. Homeoboksy genów homeotycznych u różnych gatunków są identyczne lub bardzo podobne, świadczy to o wysokim konserwatyzmie ewolucyjnym tych genów i przemawia za ich istotną rolą w życiu osobniczym, jak i w rozwoju ewolucyjnym.

Zachowawczość zarówno funkcji, jak i organizacji zespołu genów homeotycznych sugeruje, że kodowane przez nie białka odgrywają jednakowo ważne funkcje w procesach rozwoju różnych organizmów.

Mutacje genów homeotycznych, zwane transformacjami homeotycznymi, prowadzą do zaburzeń
w organogenezie podczas rozwoju zarodkowego, czyli do zmian w budowie i położeniu narządów. Mutacje w tych genach powodują powstanie wad rozwojowych i zaburzają plan budowy osobnika np. prawidłowo wykształcone narządy pojawiają się w nietypowym miejscu, liczbie czy stadium rozwoju, albo też nie wykształcają się wcale. Może dojść nawet do utraty części organizmu. Jeśli któryś z tych genów działa nie prawidłowo, może dojść do samoistnego poronienia (szacuje się, że tylko około 30% zapłodnionych komórek jajowych ma szansę rozwinąć się, a aż 70% ulega naturalnemu poronieniu).

U muszki owocowej mutacja genu w kompleksie ANT-C (antennapedia) prowadzi do przekształcenia czułków w odnóża kroczne i w rezultacie mutant ma na głowie odnóża zamiast czułków. Inna mutacja (w kompleksie genów BX-C bithorax odpowiedzialnych za rozwój tułowia) wywołuje rozwój dodatkowego segmentu tułowiowego i w efekcie obecność podwójnych skrzydeł u mutanta.

W genomie człowieka wykryto 39 genów homeotycznych tworzących cztery - jak u wszystkich kręgowców - kompleksy HOX. Loci tych genów znajdują się na odrębnych chromosomach: na 2., 7., 12. i 17.

Kompleks	Liczba genów	Lokalizacja chromosomowa
HOX A	11 (1-7, 9-11, 13)	7 p
HOX B	10 (1-9, 13)	17 q
HOX C	9 (4-6, 8-13)	12 q
HOX D	9 (1, 3, 4, 8-13)	2 q

Mutacja w genie 13. (locus 2q) w kompleksie HOX D u ludzi wywołuje wadę kończyn - synpolidaktylię (synpolydactyly). Jest to zaburzenie budowy kończyn, najczęściej polegające na zroście 3. i 4. palca dłoni i/lub 4. i 5. palca stopy, oraz obecności dodatkowych palców. Syndaktylia oznacza zrost palców dłoni i/lub stopy, polidaktylia - obecność dodatkowego(wych) palca(ców).

V. Geny Pax i ich mutacje u ludzi

Geny Pax zawierają kasetę paired box kodującą domeny parzyste. Mają właściwości podobne do cech genów homeotycznych: uczestniczą w formowaniu systemu segmentacji zarodka oraz kodują specyficzne tkankowo czynniki transkrypcyjne posiadające domeny wiążące DNA typu helisa-zwrot-helisa.

W ludzkim genomie znajduje się 9 genów Pax tworzących cztery grupy (jak u wszystkich ssaków), natomiast u Drosophila występuje 5 genów Pax.

Wykazano już, że geny Pax uczestniczą m.in. w rozwoju kręgosłupa, nerek, nerwów, uszu, oczu, trzustki, mięśni, tarczycy i zębów. Gen PAX 3 odgrywa ważną rolę w rozwoju kształtu (wyglądu) ludzkiej twarzy.

U ludzi mutacje w genach Pax powodują poważne wady wrodzone: aniridię i zespół Waardenburga.

Aniridia - wrodzona beztęczówkowość (łac. irydia oznacza tęczówkę, anirydia - brak tęczówki) jest wadą oczu wywołaną mutacjami w genie PAX 6 (locus genu: 11p13), zasadniczym dla wytworzenia narządu wzroku. Mutacje doprowadzają do całkowitego, obustronnego braku tęczówek oraz zaburzeń ostrości widzenia, światłowstrętu, suchości gałek ocznych oraz bólu oczu. Aniridia powstaje między 13.
a 27. tygodniem życia. Dziedziczy się autosomalnie dominująco. Została opisana po raz pierwszy
w 1964 roku.

Zespół Waardenburga to zespół wad rozwojowych będący wynikiem mutacji w genie PAX 3 (locus genu: 2q35, jego produktem jest białko złożone z 479 aminokwasów). Jest główną przyczyną różnego stopnia niedosłuchu czuciowo-nerwowego (odbiorczego), uwarunkowanego genetycznie. Jest również źródłem 2-3% przypadków wrodzonej obustronnej głuchoty (która występuje u 30-40% osób z tym zespołem). Zespół Waardenburga charakteryzuje się także występowaniem zaburzeń barwnikowych włosów (jasne kosmyki nad czołem, które występują u około 50% osób
z tym zespołem, przedwczesne siwienie) i skóry (bielactwo) oraz różnobarwnością (heterochromią) tęczówek (u około 20% osób). Ponadto występuje szerokie osadzenie gałek ocznych - pseudohiperteloryzm, dystopia canthorum: zwiększenie odległości między wewnętrznymi kącikami oczu, boczne przemieszczenie kątów wewnętrznych (skrócenie) szpary powiekowej. Zespół Waardenburga dziedziczy się autosomalnie dominująco. Występuje zróżnicowana ekspresja objawów choroby w obrębie jednej rodziny. Choroba została opisana po raz pierwszy w 1951 roku przez holenderskiego okulistę i genetyka Petrusa Johannesa Waardenburga (1886-1979). Mutacje
w genie PAX3 wywołują efekt plejotropowy - odpowiadają za uszkodzenie słuchu (niedosłuch lub głuchotę), za anomalie barwnikowe włosów, skóry i tęczówek, oraz za dysmorfię twarzy.

Mutacje w genie PAX 2 wywołują renal-coloboma (papillorenal) syndrome - ubytek/szczelinę tarczy nerwu wzrokowego w przebiegu niedorozwoju (niewydolności) nerek, a mutacje w genie PAX 8 - hipoplazję (niedorozwój) tarczycy.

Podsumowanie

1. W wyniku różnicowania komórkowego powstają różne typy komórek, które podlegają specjalizacji w budowie i funkcji.

2. Wszystkie typy komórek organizmu wielokomórkowego zawierają ten sam genom, ale wytwarzają różne zestawy białek: komórki poszczególnych tkanek w danym organizmie różnią się wzorem ekspresji genów.

3. Zróżnicowanie komórek jest rezultatem zmian w ekspresji genów w poszczególnych zespołach komórek. Wytwarzanie różnych białek regulatorowych ekspresji genów
   w różnych typach komórek zapewnia ekspresję jedynie tych genów, które są właściwe
   dla danego typu komórki.

4. Różnicowanie komórkowe polega na wytwarzaniu różnych fenotypów komórkowych
   w obrębie tego samego genotypu.

5. Za odrębności morfologiczne i fizjologiczne pomiędzy zróżnicowanymi komórkami są odpowiedzialne czynniki regulujące ekspresję informacji genetycznej.

6. Ostateczny fenotyp komórki wynika z selektywnej ekspresji jej genów, a istota różnicowania dotyczy zmian w jakości i ilości produkowanych białek.

7. Pojedyncze białko regulatorowe ekspresji genów, jeśli ulega ekspresji we właściwej komórce prekursorowej, może uruchamiać tworzenie się wyspecjalizowanych typów komórek lub nawet całych organów.

8. Geny homeotyczne są najważniejszą grupą genów kontrolujących rozwój osobniczy,
   a ich mutacje powodują powstanie wad rozwojowych i zaburzają plan budowy osobnika.

9. Mutacje w genach Pax u ludzi wywołują aniridię oraz zespół Waardenburga.

7

---