И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 87
Текст из файла (страница 87)
будущий нобелевский лауреат Э. Льюис назвал его стабильным эффектом положения. Этот тип изменений активности генов напоминает па характеристикам обычную мутацию и имеет довольно широкое распространение„ особенно в экспериментальной практике. Так, в а0-х гг. были обнаружены многочисленные примеры существенных различий в активности гена МиГе, заклнзченнаго в материал транспозона, в зависимости от места встройки последнего в ту или иную часть хромосомы. Все эти примеры позиционных эффектов свидетельствуют о существенной зависимости экспрессии гена от специфического окружения, по-видимому, от того.
под какой энхансер происходит встраивание гена. В !934 г. Н. П. Дубинин и Б. И, Сидоров обнаружили факт ослабления доминирования нормального аллеля гена спБйпя (гпегг пр! пя (с() при перенесении его из соседства с прицентро- мерным гетерохроматином в какой-то из районов эухроматина, т.
е, ген, нормально работавший, будучи расположенным рядом с гетерохроматином, инактивируется, если покидает это место и оказывается в участке эухроматина. Впоследствии это явление было названо эффектом Дубинина. Особый случай представляет эффект положения мозаичного типа (МЭП, широко известная английская аббревиатура — РВУ). В 1930 г. П Меллер обнаружил удивительное явление; потерю доминантности у аллеля, расположенного в хромосомной перестройке, полученной в результате облучения, т.
е. у гетерозиготы 1(ф фд (где )( --- хромосомная перестройка, а д — ген) аллель д не проявляется, и особь имеет мутантный ц-фенотип. Уже сам Меллер установил, чта генетическая ннактивация возникает, во-первых. в хромосоме с перестройкой, во-вторых, что ген должен быть перенесен в окрестности прицентрамерного гетерахроматина (рис. 10.2). В-третьих, проявление гена становится мозаичным, 290 ОБЩАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА Нормальная Ххромосома Глаза дикого типы Мозаичныс глаза 1п ~11 зг'" Изменение акгивпостн гена и1пм' йя'! в результате перенесения его в окрестности прицентромериого гетерохроматпиа.
В нормальной ливии гоп ю1пю кодирует продукт, контролирующий развитое красной окраски глаза. В пппнп с ппасрсней, например Ьноч ", переносящей этот ген а окрестпостп прппентромерного гетерохроматппа, а части клеток он пнактпапрояап. а результате чею клетки остаются пеокрашспнымп и глаз сгапоаптся мозаичным: группы нормально окрашенных клеток перемежаются группами неокрашенных клеток 10.2. ЭФФЕКТ ПОЛОЖЕНИЯ МОЗАИЧНОГО ТИПА 10.2.1.
Структура гена при аффекте положения мозаичного типа Кроссингояер 10.2.2. Распространение инактиеации У особей. в одной хромосоме которых находятся мутантные аллели нескольких близко расположенных генов 1хп-с), а в другой -- их нормальные аллели. но перенесенные к гетерохроматину, можно зарегистрировать последовательную инактивацию нескольких генов Стаоияызоо нормальное прояапаопе Стайипызое мутаптпое проявлено" Несколько позже, в 1938 г., И. Б. Панщин получил обратные хромосомные перестройки, т.
е. при анализе большого числа относительно однородных клеток, например, слагающих омматидии глаза и имеющих одинаковый генотип — Р(д'Я, в одной группе клеток проявляется мутантный аллель, в другой — нормальный. Таким образом, эффект положения мозаичного типа можно коротко охарактеризовать Как показали Н. П.
Дубинин и Б. Н. Сидоров в 1935 г., при эффекте положения мозаичного типа ген не теряется, а изменяется лишь его состояние. С помощью кроссинговера они отделили инактивированный аллель от перестройки, а следователыю, и от соседства с гетерохроматином, и ген вновь стал стабильно формировать нормальный фенотип. л следующим образом: ген инакгивируется в результате переноса его из эухроматина в окрестности гетерохроматина„при этом в части клеток он сохраняет свою активность.
В последующие 70 лет исследователи открывали все новые и новые особенности инактивации генов при эффектах положения, основные сведения о которых будут приведены ниже. которые переносили инактивированный ген от гетерохроматина в исходное положение— в эухроматин. Активность гена при этом также восстанавливалась. В результате получения огромного числа хромосомных перестроек и их проверки на способность индуцировать генетическую инактивацию было установлено, что эффект положения мозаичного типа проявляется только в перестройках между эу- и гетерохроматином. Любой ген у дрозофилы прн наличии соответствующей перестройки, переносящей его в гетерохроматин, может инактивироваться, т.
е. испытывать мозаичный эффект положения. Слави !П ЭФФЕКТЫ ПОЛОЖЕНИЯ ГЕНА (рис. 10.3). В этой цепочке генов (а — е ) чаще других инактивируется ген е', ближайший к гетерохроматину, с меньшей частотой инактивированы одновременно и* и е", с еще меньшей — - с, ц( и е, и т. д. Этот пример показывает, что инактивация, начавшись у точек соединения эу- и гетерохроматина, может распространяться по направлению от гетерохроматина к теломере.
При удалении от гетерохроматина инактивация все более ослабляется. Инактивация может распространяться на очень большие расстояния --- на десятки сантиморган. Прццентромерный гетерохроцатн н ц аьсвв Цснтромсра й аьсвв а")э с' Хв а Ь г ав аЬ г вс а Ьсцв аьсвв Вероятность инактивации гена в части клеток (мозаичность) при перемещении его к гетерохроматину следует изучать на одинаковых группах клеток, например, в сложном фасеточном глазу мухи или на ее кутикулярном покрове. Описано два типа мозаичности в клетках глаз: секторальный и мелкопятнистый (соль-и- перец).
Если в самом начале развития глаза ген эг' в системе й(эг )/эс инактивирован, то это состояние сохраняется в последующих клеточных делениях и возникает сектор из клеток с мутантным фенотипом (рис. ! 0.4). Если гены в клетках инактивировались в самом конце дифференцировки глаза, когда заканчиваются клеточные деления, то возникает мозаичность типа соль-и-перец.
В этом случае клетки с мутантным и нормальным фенотипом расположены вперемежку. Звчвточные Гхвэв Секторы окрашенных (ж ) н неокрашенных (ц) клеток Глаз взрослой мухи Окраска типа соль-и-п реп Типы мозаичности окраски глаз 10.2.3. Типы мозаичности Схема распространения генетической ннактивацин при МЭП у дрозофнлы: а — гетерозиготный генотип, в котором одна хромосома (верхняя нв рисунке) несет цепочку мутвнтных генов (от а до в), нв расположенных в обычном для ннх месте нв конце хромосомы в удввеннн от гетерохромвтннв, вторая хромосома (нижняв) несет нормальные аллсвн этих же генов, но онн цервнссены вокрестносзн гетерохроывтинв ц, следовательно, могут ннвхтнвнроввтьсв; 6 — проявление генов.
Если нн один из генов не ннвктнвцрован, муха имеет фенотнп а' Ь г' И' в, если внвктнвцроввн ген в — бвижвйцэий к гетерохраывтнну, фенотнц будет а Ь' с и е, если инвктивнроввны двв ближайших гена и и г — а' Ь' с Не н т. д. Если в ннвктнввцвю будет вовлечена всв цепочка генов, то фенотип особи будет полностью муэвнтным:а Ь с Н е Ой)ЦАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕПЕтИКА Ю Инактивлция цепочки генов 14-1Я 'О 10.2.4.
Уровни инактивации вена Долгое время обсуждали вопрос, на каком уровне происходит нарушение нормальной функции'? Как уже говорилось, структура гена при МЭП не повреждается. Было установлено, что в клетках с мутантным фенотипом уменьшено число транскриптов с инактивируемого гена и количество его белкового продукта.
Следовательно, при эффекте положения речь идет в первую очередь об инактивации транскрипции. Прямое доказательство этого получено в опытах с трансформацией ряда хорошо охарактеризованных генов. В частности, были созданы линии дрозофил, у которых ген теплового шока йзр36 (см. разд. 13.10) встроен либо в эухроматин, либо в гетерохроматин. В первом случае геи йяр26 нормально функционирует и отвечает на индукцию тепловым шоком.
Напротив„при встройке в гетерохроматин он становится транскрипцнонно неактивным в ответ на тезшовой шок. При эффекте положения участок хромосомы, где расположен инактивируемый ген, испытывает компактизацию. Этот процесс изучают на клетках слюнных желез личинок дрозофилы, имеющих политенные хромосомы. Материал хромосомы становится плотным, сильно окрашивающимся, происходит слияние дисков в один плотный блок, начиная от точки контакта эухроматина с гетерохроматином (рис. 10.5).
Компактизация может распространяться на большие расстояния --- до 170 дисков политенных хромосом. Поскольку диск в политенных хромосомах дрозофилы содержит в сред- Формирование блока компактного хроматина из участка Х-хромосомы дрозофилы [Жимулсв, 1993. С. 347). Крайний слева — фряглщлт лоллтевлой Х-хтюмосомы, перенесенный я лрлцецтромервому гезерохроматину, от сяободнога (тел«мерного) конца 1А до учякгкя соедллелия с гетейюхтцматллоы 2Е (черлый блок).
На следующих фотографиях можно увидеть процесс укорочения зролюслмы. которая как бы втягивается я гетерохромятлл. На краллей справа фотографии видно, что практически яясь фрагмент хромосомы (1А-2Г) превратился я блок компактного темного мятгрваля нем около 30 тпн, протяженность инактивации в данном случае достигает 5000 тпн. В 1991 г.
Е. С. Беляевой было открыто уникальное явление --- прерывистая инактивация участков хромосом, перенесенных в окрестности гетерохроматина. Суть ее сводится к тому, что гены инактивируются не последовательно от е к а (см, рис, 10З), а прерывисто, например, е 41 с )) а или е г7 с (з а и т. д., а на хромосомном уровне компактные районы чередуются с обычными.
Если в случае непрерывной инактивации довольно легко представить себе, как некий «инактивирующий сигнал» из гетерохроматина распространяется вдоль по хромосоме, то в случае прерывистой компактизации должен существовать какой-то неизвестный механизм перескоков «инактивирующего сигнала ь В результате компактизации участки хромосом, прежде эухроматиновые, приобретают ряд свойств, характерных для гетерохроматина: они становятся позднореплицирующимися, вступают в эктопические контакты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
