И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика, страница 101

13.18). Эти результаты означают, что для поддержания активности ранних пуфов гормон нужен постоянно. Этот же гормон до определенного времени блокирует развитие поздних пуфов. Для объяснения результатов своих опытов М. Эшбернер предложил следующую модель (рис. 13.19). Гормон (Е) обратимо связывается с молекулой белка рецептора (К). Рецептор облегчает проникновение гормона в клетку и О 4 !2 Время после обработки, ч Преждевременная индукция позднего пуфа 82Е а результате отмывки экднзона после 4 часов инкубации с гормонам (АаЬЬцглег, К!сЬагез, 1976. — Из: Жимулев, 1994. С. 26э8). Сплошная линия — ннкубация слюнных желез я среде с германом, штриховая — без гормона связывание гормона с генами. Гормон-рецепторный комплекс взаимодействует с регулятор- ными областями генов, расположенных в ранних пуфах, и активирует их.

Для активности ранних пуфов нужно постоянное присутствие гормона. Отмывка его приводит к инактивации этих генов. В то же время гормон-рецепторный комплекс взаимодействует с регуляторными районами генов в поздних пуфах и инактивирует их. По прошествии некоторого времени после начала действия гормона нарабатываются белковые продукты (Р) генов из ранних пуфов, которые действуют двояко. Некоторые из этих белков инактивируют прежде активные ранние пуфы. Поэтому подавление синтеза белка предотвращает инактивацию ранних пуфов. Другие белки из этой категории связываются с регулирующими зонами поздних генов, вытесняют экдизон-рецепторный комплекс, в результате чего активируются поздние пуфы. Очевидно, что если подавить синтез белка, то поздние пуфы развиваться не будут: в клетках еще не синтезированы белки Р.

Легко объяснить роль отмывки гормона. Поскольку для поддержания активного состояния ранних пуфов необходима постоянное пребывание комплекса ЕК на регуляторных районах генов, то удаление гормона приводит к быстрой инактивациц пуфов. Сложнее с реакцией поздних пуфов на отмывку. Если начать 335 Гимн !3. ПОЛИТЕННЫЕ ХРОМОСОМЫ Стсроидный гормон Ез-й .«~ Š— й С В Ранний + Поздний + пуф А пуф Синтез полка Модель индукции ранних н поздних пуфов зклизоном [АзЬЬнгпсг е! а1., 1974.— Из: Жнмулсв, 1994. С. 268] удалять гормон слишком рано, когда белки Р еще не синтезированы„то отмывка не вызывает преждевременной индукции поздних пуфов.

Белки Р синтезируются примерно через 3-4 ч после начала действия гормона. Если отмыть экдизон в это время, то количество белков Р в клетках уже достаточное для того, чтобы вытеснить из регуляторных районов генов комплекс ЕК, концентрация которого к тому же быстро уменьшается в результате отмывки. Если в пробирку, откуда гормон уже удален, вновь добавить экдизон, поздние пуфы вновь инактивируются (см. рис, 13.18). Модель. изображенная на рис. 13.19, описывает взаимодействие только тех пуфов, которые активны в конце личиночного развития, т.

е. в течение последних 6 ч (от 6 ч до О, см. рис. 13.14). Другой английский генетик— Дж. Ричарде (О. К!с(загсЬ) в серии остроумных опытов установил наличие каскадных взаимодействий между пуфами предкуколки (0-12 ч на рис. 13.14). Как выяснилось, некоторые пуфы политенных хромосом кодируют белки-рецепторы. Интересно, что гены рецепторов располагаются как в межлинечных (42А), так и в ранних (74ЕГ), поздних (2С) и даже предкуколочных (75СП, 93Г) пуфах. Выяснилось также, что белковые молекулы- рецепторы весьма консервативны, т.

е. независимо от того, какой это рецептор и даже какой из стероидных гормонов он связывает, все рецепторы имеют общий принцип строения (рнс. 13.20). Все молекулы белков-рецепторов состоят из 4-5 специфических участков — доменов. Один из доменов (С) отвечает за связывание комплекса ЕК с ДНК, т. е. находит именно тот ген, который необходимо активировать. Этот домен содержит 66-68 аминокислот. Обобщенная схема строения молекулы белка-рецептора стероидного гормона (Роп8з, 1985.

— Из: Жимулев, 1994. С. 301): А/В - — домен с неизвестными функнинми; С вЂ” -домен связывания с ДНК; Р— -?; Š— ломов связывания со стсроидным гормоном — янган,щм Другой домен (Е) необходим для удержания гормона в комплексе. Он содержит 220 аминокислот. Функции доменов ЛзВ и П пока не определены. С учетом этих факторов модель каскадного активирования генов под влиянием экдизона была дополнена Дж. Ричардсом (рис. 13.21).

Согласно новому варианту модели, при увеличении титра гормона его молекулы связываются с двумя молекулами белков-рецепторов: ЕсК и КО. Этот комплекс поступает на регуляторные участки ранних генов и активирует их. Продуктом раннего гена является другой рецепторный белок — — К!, который в гормонрецепторном комплексе замещает белок КО или ЕсК или оба этих белка. Образовавшийся в результате этого новый гормон-рецепторный комплекс Ес-ЕсК-К! подавляет активность ранних генов и активирует пуфы, возникающие несколько позже ранних. В научной литературе их называют раппе-поздними. Кроме этого вновь образованный комплекс связывается с регулирующими участками поздних генов и инактивирует их. Одним из продуктов активности раппе-поздних пуфов является новый белок-рецептор К2, который образует комплекс с гормоном, заменяя в старом комплексе ЕсК или К! либо оба белка.

Новый комплекс отключает гены, которые произвели сам К2, и одновременно включает поздние гены. В этой схеме многое еще остается невыясненным, в частности, в каких пуфах расположены гены, кодирующие рецепторы К! и К2, какую роль играют остальные пуфы. Известно, что в политенных хромосомах функционирует около 120 крупных пуфов н 220 мелких. Г1ока выяснена роль только примерно 20 пуфов. Исследованиями И. Ф. Жимулева, Е. С.

Беляевой н их коллег в начале 80-х гг, было ус- 336 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНГзТИКА у Раино полдник гоны "~,йв. Повинно гены а-: й:- :К!. (з из й2 з Увеличение титра экдизона 6 Время, ч Модель активироваиия каскада генов в клетках слюнных желез дрозофилы с помощью гормона экдизонв 1К(сЬнгбз, !992. — Из: Жимулев, 1994. С. 305): Ес — экдизан: ЕсК вЂ” продукт гснв Еск (белок-рецептор из пуфа 42А1; КΠ— рецептор из этой жс группы.

что и ЕсК; К! и К2 — продукты соответственно ранних и рвнне-поздних пуфов тановлено, что каскад изменений генной активности в свою очередь находится под генетическим контролем. Был открыт и клонирован ген, названный впоследствии ВВ-С, мутации которого делают клетку нечувствительной к гормону. Связано это с тем, что ген ВВ-С кодирует фактор транскрипции, запускающий весь каскад генной активности, иидуцируемый экдизоном.

Белок оказался очень консервативным и контролирует экдизоновую индукцию у всех насекомых. В те же годы теми же авторами был открыт ген зип', контролирующий передачу сигнала от ранних пуфов поздним. Таким образом, в результате непосредственного наблюдения политенных хромосом под микроскопом удалось выявить два типа активных районов в интерфазных ядрах: междиски и пуфы, возникающие при декомпактизации материала дисков. Районы обоих типов транс- Литература к разделу 13.9 13.10. ПУФЫ ТЕПЛОВОГО ШОКА И СИНДРОМ КЛЕТОЧНОГО СТРЕССА Когда пришло понимание того, что пуфы представляют собой морфологическое проявление генетической активности, начались многочисленные эксперименты, в которых пытались модифицировать активность пуфов с помощью различных соединений и факторов сре- Ранние гоны 11' 4к 'е$1 А крипционно активны.

В состоянии дисков гены неактивны. Активирование генов, расположенных в дисках, происходит специфично по отношению к стадии развития или определенной ткани. Материал декомпактизуется, и ген начинает работать. Междиски всегда находятся в декомпактизованном состоянии. По-видимому, они постоянно, т. е. в большинстве тканей и на всех стадиях развития, активны. Жимулбв И. Ф. Хромомернвя организация политенных хромосом. Новосибирск: Наука, 1994.

С. 259 †3. К!сйагбв С. ТЬе есз(уколе гецн1а!огу сввсвбез |п Ргозорйда У Айкапсез гн Реме!орпзепзв( Вю!оду. 1997. Уо!. 5. Р. 81-135. Кивке! Я., АвЬЬигвег М. Есйузопе-гебн!втез( сЬгопюзотпе рн!!1пя 1п Ргозорйло те!алонсмтег У МетагпогрЬов|з. Асаз(еппс Ргевз, 1996. Р. ! 09-144. ды. Фактически сразу же были получены результаты. Помещая личинок Рттхтор!тйа Ььис)гл в условия повышенной температуры, Ф. Ритосса (Г. К1!озза) (рис. 13.22) в 1962 г. индуцировал несколько новых пуфов (см. рис.

13.12), которые возникали также в ответ на обработку 337 Гудава 13. ПОЛИТЕ!!ЦЫЕ ХРОМОСОМЫ ° 37'С ° зз 'с 29 'С З.0 .в 2,0 > о СФ е- Ь ° 1 ° ° 1,0 0 !О 20 30 40 60 (20 мин Ферруччио Ритосса (р. !93б) клеток ферментными ядами, блокирующими окислительное фосфорилирование.

Эти данные привели к открытию новой клеточно-физиологической системы„отвечающей на различные типы стрессов на клеточном уровне. Явление назвали синдромом теплового шока. Пуфы теплового шока найдены у всех изученных видов, имеющих политенные хромосомы.