И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 83
Текст из файла (страница 83)
И наконец, в середине января 1998 г. в американском журнале «8с)енсе» [Вог)паг е1 а1., 1998) появилась статья, взбудоражившая общественное мнение. Ее авторы сообщили об успешном эксперименте, в ходе которого удалось преодолеть барьер Хейфлика в культуре клеток человека.
Несколько групп американских исследователей с помощью генно-инженерных методов смогли ввести в геном соматических клеток человека ген каталитической субъединицы теломеразы, снабженный регуляторными элементами ДНК, которые и заставили этот ген активно работать в тех клетках, в которых он обычно неактивен. Авторы обнаружили, что длина теломер в этих клетках начала увеличиваться, так же как и продолжительность жизни клеточньгх культур: сверх обычных 50 делений клетки прошли как минимум 20 дополнительных. Результаты, приведенные выше, показывают, какую огромную роль в жизни организма играют маленькие участки ДНК, расположенные на концах хромосом. Теломерные районы хромосом имеют следующие свойства, сближающие их с гетерохроматином: 1.
В состав теломер входят повторенные последовательности, при этом число копий в кластере варьирует. В хромосомах ржи очень крупные блоки гетерохроматина сконцентрированы в теломерных участках хромосом (рис. 9.59). 278 ОБ1ЦЛЯ И МОЛЕКУЛЯРНЛЯ ГЕНЕТИКА 9.7. ДИМИНУЦИЯ ХРОМАТИНА И ХРОМОСОМ ~1) Теодор Бовери (1862-1915) Явления дифференцировки клеток зародышевого пути и сомы, связанные с потерей части генетического материала в раннем эмбриональном развитии (диминуция хроматина, элиминация хромосом), довольно широко распространены в природе. Диминуция хроматина в той или иной степени известна у некоторых видов аскарид, циклопов, инфузорий, клещей, жуков, бабочек, мух и рыб. 9.7.1. Диминуцин хроматина у аскарид У аскариды Рсьгаягат лагка(еьж зигота содержит две хромосомы, в каждой из которых можно выделить тонкий прицентромерный и утолщенные концевые районы.
У другого вида, Р. ей(иопьт, 2л = 4. Хромосомы содержат небольшие участки слабоокрашивающегося материала. которые вкраплены в огромные массы С-гетерохроматина (рис. 9.61). В 1887 г. Т. Бовери (Т. Восей) (рис. 9.62) обнаружил, что уже во время второго деления дробления в одной из клеток Р. алй а(елх утолщенные концы хромосом отделяются от средней части и, не имея центромер, остаются в районе экватора, где дегенерируют (рис.
9.Г>3). В результате утрачивается существенная часть хромосом, происходит, по определению Бовери, диминуция хроматина. Клетка, прошедшая диминуцию, дает начало клону клеток (рис. 9.64), имеюьцих значительно укороченные хромосомы. Что касается второй дочерней клетки, в ней диминуция не происходит и она дает начало двум новым клеткам; одна опять будет испытывать диминуцию, другая .—.
нет. В результате этого у эмбриона, состоящего из 32 клеток, только две имеют полный набор последова- С-окрашиваиис мьпотических хромосом Рагажапз лпьяа(ет, 2л =- 2 (о) и Р. едтьгат. 2л = 4 (б) до димииуции [Сьоь(ау сь а(., 1985. — Из: Жимулсв, 1993. С. 68). тельностей ДНК. Из них затем формируются клетки зародышевого пути, а из оставшихся 30 развиваются соматические клетки. Похожая картина диминуции описана и для другого вида — А.
(ит(ьг(го(г(еьь У Раьазгсьььь едаогит при диминуции выпадают многочисленные внутренние утолщенные участки хромосом. Оставшиеся сегменты объединяются в одну общую хроььосому. Показано, что у аскарид центромера голоцентрическая и нити веретена прикрепляются к многочисленным районам по всей длине хромосом. В клетках до диминуции микротрубочки митотического веретена прикрепляются только к районам хромосом, не удаляемым при диминуции. У Р.
плйа(еля отделяемые при диминуции концевые районы хромосом (до 80 'Ъ всего материала хромосом) имеют ярко выраженные характеристики гетерохроматипа, такие как Н- и С-окрашиваемость, гибридизуемость и я|(и с сателлитной ДНК. Центральная часть хромосом у Р. ььл(га(слз, не удаляемая при диминуции, не окрашивается на Н- и С-гетерохроматин и не гибридизуется с сателлитной ДНК. В хромосомах Р. еь(ььььь ььт все утолщения хромосом обнаруживают С- и Н-окрашивание и удаляются при диминуции.
/лава Р СТРОЕНИГ И пэУНК![ИОНИРОВАНИЕ ХРОМОСОМ ДНК, подвергающаяся диминуции, обогащена повторами. Так, у Р. едиогтни клетки зародышевого пути содержат два легких сателлита, которые вместе составляют около 85 % ДНК зиготы. Именно зти сателлиты и злиминируются в соматических клетках. У Аясггэтз !ияЬпсоЫе» удаляется высоко- повторенная ДНК с повторяющимися единицами длиной 125 н 131 пн. В целом 99% сателлитной ДНК, присутствующей в клетках зародышевого пути, удаляется в ходе диминуции.
Блоки умеренных повторов рДНК не удаляются. Элиминируются мобильные элементы, часть уникальных последовательностей. В результате образуются соматические ядра„в которых только -10 "гс генома повторены и только 0,01-0,05 %с — с высокой частотой. После удаления концевых гетерохроматиновых фрагментов хромосом на них формируются новые теломеры (повтор ТТАООС). Диминуция хроматина у аскарнды Азсога тсегиостуэ(эаlгг на ранних этапах дробления (Т. Воз:еп'.
--- Из: Вильсон, 1936. С. 290(: а — второе деление дробления„б — вид с полюса ив хромосомы верхней клетки (идет днминупня); е -- более поздняя стадия (элимииация хроматиня у экватора верхншо веретена): г — четырсхклсточнвя стадия (в двух верхних клетках видны капли элиминирусмого ьэатериалв); д — 1ретьс деление дробления 9.7.2. Диминуция хромапгина у циклопов Кроме аскарид, диминуция хроматина обнаружена у нескольких видов циклопов.
Она происходит во время 4-7 делений дробления г, фв ° ° чг Ф ° ° ° ° Ф Яс, ° ° ° ° Р, ф' ° ° Б ° ° Эктодерма Мезодерма + кишечник ° ° Бэ, ° ° Рэ ф Энтодерма Зктодерма -' мезодерма з ° ф(зь Мезодерма Клетки подового пути Соматические клетки Схема, иллюстрирующая процесс диминуции хроматина во время делений дробления у аскарид (Т. Восеп', с изменениями, Тойег ег а!.. !992. — Из: Е!э(шп!ес, !998. Р. 801.
Черными кружками обозначены клетки. не испытывающие димннулии. Стволовью клетки (Р;Р,) дают начала олной клеэке без днминупин н одной с диминупией. Белые круги с гочквмн (сп обозначают сомвгишеские клетки. в которых происходэп лимииупия гЯ0 ОБ!ЦАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТНКА Таблица 9.4. Длительность интервалов между делениями дробления зародышей Суе1ерг 1то!ептг и С мгеаааг гвенааг ?Грттшанин, 1996 С, 9 — 10) Иптервжа между дся нияни 70-90 40-50 70-90 40-50 430-540= 40-50 50-60 !70-190' 50-60 80-90 Срж?орг Ео?сгтлг ? 111 35-40 35-40 50-60 50-611 :$ е Начиная е этого интервал н дальше имеются в виду семанетескне клетки мембрана, компоненты которой присутствуют в делящихся клетках, то внутрь гранул с началом телофазы мог бы свободно поступать фактор(ы) декомпактизацип В таком случае гранулы эДНК превратились бы в обычные микроядра, которые в сумме содержали бы большую часть генетического материала клетки Уникальная мембрана гранул эДНК обеспечивает надежную изоляцию материала, подлежащего лизнсу, и таким образом предотвращает возникновение хаоса в постдттминуционных клетках Расположение гранул, их ориентация по отношеншо к экватору клетки н веретену настолько характерны для данного вида что служат надеткным кр|ггернем в цптотаксономпи рода Сус1орг 1рис 9 65) Число сайтов эксцизип, по которым идет вырезание эл|тмпнируемого хроматнна, должно быть польше числа гранул, появляющихся в конце преддпминуцнонной интерфазы, т е минимум 500-600 у С 1|о1гн|нг, минимум 160 у С.
гпеннцк Продолжительность интерфазы значительно увеличена перед теми делениями дробления, в ходе которых формируются гранулы, т е пронсход|п диминуцня (табл 9 4) После дпминуцт|онпого деления интервалы между клеточными делениями вновь укорачиваются Содержание ДНК в соматическом геноме С ?то1енгзг после димитп питт оказалось равным 0.14 те 0,02 ш; что составляет примерно 5--7 "Уе от генома зародышевых клеток данного вида В ходе дпминуцни число хромосом не изменяется, однако размеры нх, например у С'.
йо1енг|г, резко уменьшаются длина с 1! — 20 до 2,6 мкм, а диаметр — с 1 до 0,5 мкм ?Гришанпн, 1996] В самых первых делениях дробления, и в особенности во время преддиминуцп- Сус1орг мгеаииг. гтгеа и иг Еи Нег Локализация элимнннруемого хромапша в делящихся клетках у двух видов циклопов (Опз1шнш. А?з1'еу, 1999) Черными етрелкеьнт указаны хромосомы в энефаэе, серыми — элимнннруемыи материал (у разных видов) Хроматттн элпмннируется из различных участков хромосом терминальных гетеропикнотическнх фрагментов у Сус1орг тЬрн?гцг, С. 7йгс11ег нлп из интеркалярных— у С.
гпанииж Злпминнруемый хроматин остается в виде крупных блоков, капель плп гранул в экваториальной части веретена деления. В работах А П Акпфьева иА К Грпшанина нацболее полно описан процесс димннуц|п| у С 1со1ентнг Дпмпнуция у этого вида пропсходпт во время 4-го деления дробления в 6 клетках зародыша пз 8 и характеризуется тем, что в конце значительно удлиненной пнтерфазы в ядрах этих шесть| клеток появляются мелкие фельгенположнтельные гранулы или капли (около 600 в каждой клетке) Гранулы имеют диаметр 0,5 — 3,5 мкм По мере наступления профазы и следующих стадий дпминуцпонного деленна хроматиновые гранулы сливаются.
вокруг нпх формируется плотная однослойная лишенная пор мембрана толщиной около 50 нм Лпзпс элпминпруемой ДНК (эДНК) пронсход|вг, вероятно, внутри этих гранул Такая неординарная структура мембраны, по-видимому, неслучайна Элнминпруемая ДНК представлена циклическими структурами, и если бы вокруг гранул формировалась обычная ядерная Длительность интервала, мнн Сус/орг С, гттгеицг Фо1гвг|г гн етшиг Глони 9 СТРОЕНИЕ И ФУИ1(ЦИОИИРОВАИИГ ХРОМОСОМ 0 1О 20 30 40 50 бо 70 Хо 90 100 ео и б я г гэ ж з и к л Развитие зачатка макронуклеуса у 5(г1нгнхйиг 1егппле (Ашнзепнапн, 1987. — Из: Жимулев, 199э.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
