И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 78
Текст из файла (страница 78)
Один митотический цикл протекает в среднем за 1О мин. Начиная с 12-го деления длительность каждого цикла увеличивается: до 12,4 мин — в !2-м, до 21,1 мин— в 13-м. В первых 11-12 делениях в ядрах не выявляются ядрышки и хромоцентры, хроматин представлен тонкодисперсной сетью, а в митотических хромосомах нет дифференциации на эу- и гетерохроматин.
Как ядрышки, так и хромоцентры появляются на стадии бластодермы. При трансплантации ядер бластодермы в неоплодотворепное яйцо хромоцентры и ядрышки в них быстро исчезают, хроматин превращается в тонкодисперсную сеть и уже через 15 мин вновь начинаются деления дробления. При окраске на С-гетерохроматин метафазные хромосомы первых 4--5 циклов деления (30-60 мин после оплодотворения) отличаются от таковых на стадии бластодермы или от хромосом нейробластов. Они имеют вид длинных тонких слабоконденсированных нитей. В кариотипе достаточно четко окрашивается только у-хромосома, в прицентромерных районах других хромосом видны лишь следы окрашивания. Специфический для гетерохроматина белок НР1 до 5 — 6 циклов дробления в ядрах не обнаруживается.
Он начинает надежно выявляться с 10-11 цикла. В это же время в хромосомах начинаегся транскрипция. Таким образом, стадия бластодермы является критической: в это время активируются гены и одновременно хромосома дифференцируется на эу- и гетерохроматин.
9.5.9. Повторенные последовательности У эукариот существенная часть генома представлена короткими многократно повторенными последовательностями, состав оснований которых отличается от среднестатистического состава нуклеотидов основной части генома. Повторенные последовательности ДНК могут быть обнаружены или по их исключительно высокой скорости ренатурации, или при градиентном центрифугировании в хлористом цезии.
В последнем случае основная часть ДНК составляет главную полосу осаждения (главный пик), а повторенная фракция в силу обогашенности определенным набором нуклеоти- !.700 Распределение фракций ДНК из генома (Эгозор!ауо пмlи (вверху), В. атенсопо (а центре) и их гибрида (внизу) а градиенте плотности нейтрального СаС! (ба!1, А!Ьсг!оа, 1974, — Из: 1Кимулеа, ! 993. С. 461 дов и, следовательно, другой молекулярной массы -- одну или несколько дополнительных (сателлитных) полос (рис. 9.31). Все данные, полученные до сих пор с помощью гибридизации т я!пп свидетельствуют о том, что сателлитная ДНК располагается в участках прицентромерного гетерохроматина в метафазных хромосомах и в хромоцентрах интерфазных ядер.
Очень редко некоторое количество сателлитных последовательностей локализуется в эухроматине. Кроме сателлитов в прицентромерном гетерохроматине располагаются умеренные повторы генов рибосомной ДНК. Анализ высокоповторенных ДНК дрозофилы позволяет разбить их на три группы в соответствии с со- 2бб ОБ(ЦЛЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА 26 27 2Х 29 30 31 32 ЗЗ 34 Х1.
гО(4Л ° ААОАО ° ААТАТ И Э$" 1234.67Х0 10 0 1 ' 3 4 . ° 1 ° МИ ЮФ::::ЮМ ю ° Ю В ю гв ю 35 36 37 Зь' 394041 42 4344 4546 ф::;::. 2Е ААОАО ЛЛОЛОЛ1з ААОАС АЛТАН ААТААСАТА11 нзр ААСАС 47 45 43 50 51 52 ,И 53 4 56 56 57 31 ААТААСАТАО ААОАО 54 606! 41. ° ф ЛК ААТАТ ЛЛОЛО 5!окализацив различных сателлитов в гетерохромаз иве митотических хромосом (3. те!алодахгег [с!3!пзц!ет, 1998, Р. 52), Окрашенные блоки предетавллшт участки гетерохроматина. Цифрами над хромосомами обозначены отдельные районы, выхвлвемые с помощьш различных дифференциальных окрасок.
1оризонтальными винилми под хромосомой обозначена локалнзац!ив определенного сателлита. последовательность нуклеотидов показана справа дующим определением последовательностей нуклеотидов установлено: 1. В состав сателлитной ДНК входит 1! типов повторов, четыре из них ьгажорные и семь -- минорные. 2. Как правило, большинство типов повторов присутствуют в каждой хромосоме, однако есть и специфичные для определенных хромосом, например сателлит 359 пн !рис, 9.32). ставом нуклеотидов и степенью повторенности: 1) фракция, осаждающаяся в зоне 1,679 г(смз и состоящая из последовательностей рибосомной ДНК; 2) сателлиты, состоящие из повторов 5--10 пн; 3) сателлит, осаждающийся в зоне 1,688 г(см' — тандемный повтор длиной 359 пн.
При клонировании коротких !300-600 пн) фрагментов, выделенных из различных трактов сателлитных ДНК у дрозофилы, с гюсле- ЛЛТЛТ ЛЛОЛ1з ААОАС Л.ЗОЛОЛО ААТАС ААТЛО ААТАОАС ААТАААГ гГ774 А Гллаа й СТРОЕ!1ИЕ И 4»У1!К!!ИОПИРОВАИИГ ХРОМОСОМ 2б! ААТААСАТАО ААТААС АТА 6 — а- 6 6 юАиО А Нуклеотндный состав разных клонов ДНК, выделенных нз сателлитов (ЬО(»е, Вг»»!!ая, 1987.— Из: ЖинМуле. 1993.
С. 51). Каждая горнзощальная полоса представляет копн»о поа»ора. Если есть замены, то указан новый Нухпьотнд В даННОМ ПОЛОЖЕННП 3. Как правило, нуклеотидный состав повторов гомогенен, единичные замены встречаются на тысячу пар нуклеотидов, хотя в некоторых случаях частота замен может сыть в 100 раз выше (рис.
9.33). 4. Среди сателлитных последовательностей часто располагаются мобильные элементы (т. е. умеренные повторы). Высокоповторенные последовательности, как полагают, являются наиболее непостоянными частями генома. Сателлитиые профили даже у очень близких видов сильно различают- ААТАО 50 100 50 ) 00 154 С ААТАО 50 ~52 иЯ~ 100 ~ 102 А 150 00 ~~е 202 А~ 6 302 С» ~ Аю Прщплое Настоящее Линейная передача у-хромосомы у человека ~1ОЫ(пд, Ту(ег-Япн((), ! 995). В каждом поколении часть У-хромосом данной популанни передастся следующему поколению (темные полосы), а другая часть — нет (светлые полосы) ся (см., например, рис. 9.31).
У Т). )»(х)1(х 40 % ДНК приходится на долю сателлитных последовательностей, у ьу. (ехана -- 35 %, но с другими константами седиментации, у Т). е оапа совсем не найдено сателлитов. У дрозофил существенну)о часть ДНК гетерохроматина составляют мобильные элементы. Они занимают участки„характерные для каждого семейства мобильных элементов, и эти участки идентичны в различных линиях дрозофил 1')Э(гн(!(1, )нпа(соу)с, 19991. )'-хромосома у многих на(нотных, в том числе у дрозофилы, млекопитщощих и человека„ состоит главным образом из повторенных последовательностей (см. рис. 9.32).
Эта хромосома наследуется только от отца к сыну и пе претерпевает рекомбинацин в мейозе. Поэтому все индивидуальные изменения структуры уникальных и повторенных последовательностей как бы запечатлевают историю происхождения именно этой у-хромосомы, присутствующей именно у данной конкретной особи мужскщо пола. На рис. 9.34 показано, каким образом может передаваться у-хромосома потомкам в поколениях. Достаточно очевидно, что все современные у-хромосомы происходят от единст- 262 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Ф а.
. -яя - 2 шш 3 Й нч ,г ® ф О ф Р О 2!К О О ф ° ° ° е Встречаемость некоторых гаплотицов У-хромосомы человека в различных популяциях (1обйнй, Ту!ег-Бнпйь 1995). Па вертикали — твплотнлы: Аà — африканский, Р— тнц лигмвн.!К вЂ” !Кунц Мяй — средиземноморский, 1 — японский.
Аш — вмврикянокнндейски!Е Большой чсрный кружок — широкое распространение данного галлотннв в популяции. маленький черный крукок— редкая встрвчавыость гвнлотипв в популяции, бялый кружок — встрвчввмвсть з отдельных особей венного предка мужского пола. Такой вывод неизбежен, хотя неясно, каким был этот предок: по историческим критериям совсем недавно существовавшим и похожим на современного человека или же древним, доисторическим. у-хромосомы в разных популяциях могут иметь различные отклонения в молекулярной структуре: инсерци~, делеции, дупликации. инверсии, изменения и последовательностях крупных и мелких сателлитов, микросателлитов, изменения длины рестрикционных фрагментов.
Существенным является использование микросателлитов в различных видах генетического анализа. Это, как правило, очень короткие (2-5 пн) тандемные повторы, разбросанные по геному эукариот. Число копий таких повторов в каждом из участков их локализации варьирует. Например, в интроне псевдогена з)-глобина человека находится пять повторов последовательности АТОТ, в то время как в аналогичном районе генома шимпанзе или гориллы — 4, у орангутана, гиббона и многих других обезьян имеется только по одному повтору !'Мевв!ег ег а1., 1996!. Комбинация всех выявленных особенностей (полиморфизмов) дает гаплотип. Наиболее вариабельные полиморфизмы позволяют различать у-хромосомы. Менее вариабельные признаки позволяют находить что-то общее для объединения хромосом в группы. На сегодняшний день известно 9 гаплотипов Узхромосомы человека.
Они поразному представлены в популяциях (рис. 9.35). 9.5.10. Генетическое содержание гетерохроматиновых радонов хромосом Еще Э. Хайц в 1929 — 1933 и., имея в виду различия в степени компактизации эухроматина и гетерохроматина, по аналогии с компактными генетически неактивными митотическими хромосомами предположил, что гетерохроматин генетически неактивен.
Вго цитологические воззрения уже тогда противоречили генетическим данным: в 1916 г. К. Брнджес установил, что в случае нерасхождения хромосом в мейозе получались самцы без У-хромосомы (ХО), которые были полностью жизнеспособными, но стерильными. Таким образом было показано, что гетерохроматиновая У-хромосома несет факторы, отвечающие за плодовитость. В начале 30-х гг. в результате локализации генов Х-хромосомы на цитологической карте с помощью хромосомных перестроек было показано, что фактически вся генетическая карта этой хромосомы (исключая покус ЬоЬЬеп) разместилась в эухроматине (рис.
9.36). Это с определенностью свидетельствовало о значительной генетической инертности гетерохроматина. Однако Дж. Шульц (3. Вс!то11г) в 1941 г. установил, что утеря блоков гетерохроматина у дрозофилы летальна, а значит, там имеются гены. Эти противоречия были разрешены только в 80-х гг, главным образом, в связи с появлением многочисленных хромосомных перестроек, легко картируемых с помощью дифференциальных окрасок, а также с разработкой высокоразрешающих методик гибридизации !и яйи.
К настоящему времени хорошо изучено генетическое содержание гетерохроматина Х-, У- хромосом и аутосом у разных видов дрозофил, в первую очередь у О. те!шзода~ег. В гетерохроматиновых областях второй хромосомы, ограниченных делециями прицентромерного гетерохроматина, было выявлено 113 мутаций, которые после комплементаци- 263 Глс«и 9. СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ХРОМОСОМ согЬЬ ую Генетическая карта Цнтологическыя карты Гетерохроматин Сопоставление генетической карты Х-хромосомы О.
лге!аноеагтгег с распределением эухролаагина н гетерохроматина в митотической хромосоме (Мц!(ег, Ра(п!ег, 1932] Нипц ! Е(ВГ7) Вгд,4ВО .4ВО 35 Зб 37 3Ы 304041 42 4344454« М 6::::::: 6 3!а!4!7 соацощегс Ю ~ ч 40Рс см 474Ь 47«!а! 47,4« 40Р« !а 4!я 6 40Рг! »м(27Н! 4!да 40Ре 7я!«ггеа! г! 40Р7 !ейа! 40Р ЯЯР-! 2! 35 зб 37 34 30404! 42 43 4445 4б л.;"::".'.;:::;;,-" Щ ф;:;-:: Щ::;,. 2н Схема взаимодействия генов в системе Вг! — Яяр (Ноя!й е! а!., 1991.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
