И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика, страница 103

н(йсЬ В (пГ(пренс(еп! оГ (бс гв(е оГ (гвгжспрбопв! (п!(!в((оп Л Мо!. беп. бспе(. !998. Уо!. 258. Р. 420 — 426. в,Ьппп!ет 1. К бепейс отйапьзабоп оГро!у(епе сЬтотпозотпев Л Аотапсев гп бене(кв. !919. Уо!. 39. Р. 387-407. 34! Гз«аа 13 ПОЛИТГ!0!ЫЕ ХРОМОСОМЫ Ядрьннки в клетках с нолизенными хромосомами (а. 6) и ядрышкоаый материал. распластанный да поверхности воды (я) (ЖииМуле.

1994. С. 384, 3931 13.12. ЯДРЫШКИ Литература к разделу 13.12 13.13. ДНК-ПУФЫ Ядрышки как особые органеллы ядра в клетках с политенными хромосомами были описаны одновременно с открытием политенных хромосом, т. е. в 188! г. (рис. 13.29, а, о). К середине 1930-х гг. стало ясно, что формирование ядрышек связано с определенным участком хромосомы. В 1965 г. Ф.

Ритосса и С. Спигелмэн установили, что ядрышко является участком хромосомы, называемым ядрышковым организатором. в котором транскрибируются гены рибосомных 188 РНК н 288 РНК (см. рис. 7.75). с!исло генов РРНК в геноме у разных видов варьирует от 30 до 700, В !969 г. О. Миллером и Б. Битти была разработана методика распластывания ядрышек на поверхности воды. в результате чего выявляются характерные структуры, напоминающие елочку (рис. 13.29, а). На нити, представляющей собой хроматиду. расположен рибонуклеопротеиновый «матрикс» — молекулы транскрипционного комплекса и растущая молекула РНК. Публикация этих фотографий вызвала огромный интерес в прессе, и во многих журналах появились статьи, демонстрирующие эти «елочки» и озаглавленные «Портрет гена».

С одного гена единовременно считывается примерно 100 молекул РНК. В 1954 !. бразильские ученые К. Паваи н М. Бройер установили, что у насекомых из семейства Бс(аг!с(ае в некоторых пуфах в ходе их развития происходит амплификация ДНК. В результате декомпактизации и, следовательно, Каждый ген, входящий в ядрышковый организатор, функционирует независимо от других. Если одни из генов встроить в транспозон и ввести его в геном с помощью трансформации, в месте встройки транспозона формируется небольшое ядрышко.

Делеции части ядрышкового организатора у дрозофилы вызывают мутации Ьойбссб Через некоторое время число повторов у мутантов восстанавливается до нормы. Этот процесс, называемый магнификацией, открыл Ф. Ритосса в 1968 г. Ядрышковые гены подвержены также амплификацин -- размножению числа копий рДНК, расположенных вне хромосом. Амплификация была открыта в ооцитах амфибий в 1968 г. Дж. Голлем, Д. Брауном и И. Давидом. Беляева Е. С.

Структура н функционирование ядрышка и Цитология. 197!. Т. ГЗ, № 6. С. 733- 744. Жнмуээев й. Ф. Кромомерная организация полизеиных хромосом. Новосибирск: Наука, 1994. С. 382-398. Прокофьева-Бельговскан А. А. Гсгерохроматичсские раз(оны хромосом. Ыл Наука, !986. С. ! 57— 35!. уменьшения концентрации ДНК в объеме пуфа обычные РНК-пуфы теряют окрашиваемость и выглядят на препаратах светлыми и прозрачными.

Напротив, ДНК-пуфы остаются темно- окрашенными из-за накопления дополнитель- 342 ОБРДЛЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНГТИКЛ 13.14. ПРИЦЕНТРОМЕРНЫЙ ГЕТЕРОХРОМАТИН В ПОЛИТЕННЫХ ХРОМОСОМАХ ной ДНК (рис. 13.30) Такие ДНК-пуфы возникают только в слюнных железах на поздних стадиях развития. Они кодируют белки секреции слюнных желез. Одновременно с амплификацией ДНК в пуфах этого типа происходит активная транскрипция.

В результате клонирования и анализа ДНК- пуфов установлено, что в ходе амплификации в хромосомах происходит примерно 20-кратное увеличение числа матриц генов, с которых затем считывается мРНК, Питерапзура к разделу 13. 73 Жимулев И. Ф. Хромомерная организация политенных хромосом. Новосибирск: Наука, !994. С. 306-3!5. В политенных хромосомах, так же как и в митотических, гетерохроматин расположен в прицентромерных районах. Однако, поскольку политенные хромосомы в клеточных делениях не участвуют, положение центромеры у них иногда определить довольно трудно.

Можно выделить три различные ситуации: 1. В прицентромерпых областях обнаружены довольно крупные блоки гетерохроматина. которые объединяются в узел, называемый хромоцентром (см. рис. 13.2, 13.3). 2. В прицентромерных участках выявляются большие (у видов б(у(погано((эеа попросту огромные) блоки материала, обладающего характерными признаками гетерохроматина, т. е. повышенной компактностью, окрашиваемостью, поздней репликацией ДНК, наличием повторенных последовательностей (см. разд. 9.5). Хромоцентр не образуется, и хромосомы расположены отдельно друг от друга (см.

рис. !3.3). 3. Довольно часто бывает, что в околоцентромерных районах ничего особенного нет, там расположены обычные диски. Естественно, что хромоцентр в этих случаях также не образуется, и выявить положение центромеры и прицеитромерного гетерохроматина довольно сложно. Дрозофилы — это организмы, у которых много гетерохроматина, обычно объединенного в хромоцентр. Хромоцентр образуется за счет коныогации прицентромерных районов всех хромосом. Такую коньюгацию раньше называли «негомологичной» (поскольку конъюгировали районы разных хромосом) или эктопичес- ДНК-пуфы в политснных хромосомах 5с(ого сортрй((а (указаны стрелками) (Саппоп, 1965.

— Из: Жимулсв. !994. С. 308) ЛЬятгаста оГ!Ье ЧИ1!п!егпабопа( Иа!Ь!ап! К!п8 %от(свЬор, Лп8пя! 30 — Бор!спзЬег 3. 1997, Еа!МегЬо, Бжс4еп Л Негесй!ак 1997. Ъо!. 127. Р. 265-286. кой. Э. Хайц в!934 и обнаружил в составе хромоцентра две субстанции (рис. 13.31): плотные компактизованные гранулы, которые он назвал а-гетерохроматином, и рыхлое сетчатое образование — ()-гетерохроматин. Молекулярная структура ДНК гетерохроматина подробно рассмотрена в разд.

9.5, здесь можно привести данные об особенностях, выявляемых только в политенных хромосомах. Полагают, что в а-гетерохроматине располагаются главным образом сателлитные ДНК, в (3-гетерохроматине — различные мобильные элементы. При выделении и анализе ДНК оказалось, что блоки сателлитных повторов перемежаются блоками умеренных, представленных мобильными элементами.

Блоки умеренных повторов выглядят как острова в безбрежном океане сателлитов. Поэтому блокам умеренных повторов дали названия островов Тихого океана — Таити„Бора-Бора и др. Есть в гетерохроматине и уникальные последовательности. а-Гетерохроматин образуется в результате объединения соответствующих участков всех хромосом (рис. 13.32). Деление на а- и (э-гетерохроматин не абсолютно. В 1996 г. Д. Е.

Коряков и его коллеги показали, что участок а-гетерохроматина в одной ткани может стать участком р'-гетерохроматина в другой. В зоне перехода между эухроматином и (эгетерохроматином у (3гохорй((а те(ппойаз(ег обнаружен особый повтор 3и((). единица которого имеет длину около 800 пн. Внутри этого фрагмента пять раз встречаются мотивы СССб или бббС. Зона перехода протяженная, она Гамаа !3 ПОЛИТГ!П!ЫЕ ХРОМОСОМЫ 6 Прнцситромсрный > стсрохрох>а>ин, обьелипепный в хромоцентр в политенных хромосомах 22>т»ор)п!г> гп'!!>к (и, б) н В>т>яор)>!1>> те!зп>о пз>ег (л,;): л. о -- морфоло~ ия а- н б-гстсрохроматина; в -- фазовоко>прасгная. с -- пммунофлуорссцснп>ая фотографии, дсмонсгриру>ощис локалиюцию ослка ПР1.

Рисуя>ги взяты из работ а -- Пю>к, 1934: б .-- Оа)1 с>а1.. !971; а. е- — .1апюз с> а!., 19ХЬ. — Из: Ибщю!е>. 199Х. Р. 92. !07 занимает миллионы пар нуклеотидов и обогащена он(',>)-повторами. Белковые компоненты хромоцентра также специфичны: в нем вь>являк>т белки, кодируемые генами би(габ)3-.7 и он(ж>б)2.-5. Продуктом последнего гена является белок НР( (см.

рис, 13.31). Одной из наиболее ярких особенностей ДНК в составе хромоце>п ров политенных хромосом является неполная их политенизация, или недорепликация. Обнаружена она была уже в первых работах на политенных хромосомах в результате сравнения долей эу- и гетерохроматина в мнтотическпх и политепных хромосомах у одного и того же вида. Например, у дрозофнлы в митотической Х-хромосоме ге- 2 3 4 5 б 7 Х Организация гетсрохроматина в митотической (а) и и!и>итенной (о) хромосоме (Когуа(сот сг а!., 19'>61. Гстсрохроматииовые ссгмсигы (1 — Х) облалакзт различной предо>авлснностыо в полигонных хромосомах.

Фрагменты 1, 3, 5„7 составляют а-гетеро>- хроматип, фрагме>пы 2, 4. б -- >3-> стсрохроматпп. фрагмент Х вЂ” у исток порох>ща между а-ге>ерохрома>ином н тухроматином терохроматин составляет около 4() >Ул ее длины„ в политенной Х-хромосоме — — не более нескольких процентов. В дальнейшем су>цествоваьпие недорепликации получило многочисленные экспериментальные подтверждения.

а-Гетерохроыатин почти не политенизируется, поэтому гранулы ещ> очень невелики, их размеры обычно соответствуют размерам гетерохроматина, набли>даемого в диплоидных митотических хромосомах. )>-1 етерохроматин политенизируется в большей степени (см. рис. 13.32). И наконец, уникальные последовательности представлень! в политенных хромосомах в той же степени, что и эухроматин.

Степень политенизации прицентромерного гетерохроматина находится под контролем по крайней мере двух факторов — тканевого и генетического. Нахождение политенных хрол>асом наряду с клетками слюнных желез в других органах показало, что участки гетерохроматина в разных типах клеток р;азличаются по морфологии и размерам. Особенно удивительным оказалось действие обнаруженного в 1998 г. Е. С. Беляевой гена оп(.,>2( (супрессор недорепликации) у дрозгн(>илы. У гомозигот по мутантному аллелю происходит супрессия недорепликации гетерохроматина, т.