И.Ф. Жимулёв - Общая и молекулярная генетика (1117666), страница 98
Текст из файла (страница 98)
НОЛИТЕННЫЕ ХРОМОСОМЫ Волы(нвнг Беерман (1921-2000) Электронно-микроскопическая фотография части ЗК-хромосомы Вгсмп(з(пуп те(пппяаязск Диски и мсжлиски выглялят квк тел~лыс и светлью поперечные полосы. Фотография любезно прелоссввлспа В. Ф. Семешииым пример, диск 2С1-2 - — это первый «дублет» в подразделении С второго района Х-хромосомы. При раздавливании ядер с политенными хромосомами в жидкостях, содержащих уксусную, молочную или пропионовую кислоту, хромосомы легко расправляются и диски выглядят как хорошо известные сплошные поперечные полосы.
Морфология дисков при фиксации хромосом в спирт-уксусных смесях может варьировать, по словам Бриджеса, от едва заметных тонких, почти гладких линий до плотных широких полос, от тонких точек, формирующих поперечную полосу, до крупных точек, создающих диски, напоминающие ячеистые цепи, от тонких пунктиров до толстых дисков. В 1930-! 940 гг., когда были построены карты политенных хромосом (Эгсмсзр(н7а те(анодсптвег, препараты готовили путем простого раздавливания в красителе, разведенном на 45%-й уксусной кислоте. По-видимому, именно поэтому (т.
е. из-за большого содержания воды) большинство крупных дисков, которые выглядят сплошными на прижизненных фотографиях, теряют гомогенность в распределении материала, который скапливается по краям диска, образуя пузырь или капсулу, полые внутри. Если каждую стенку капсулы считать отдельным диском, то на месте каждого из них, одиночного до фиксации, можно нарисовать два —— «дублет» по Бриджесу. На рис. 1З.б «дублеты» помечены галочками и имеют двойное обозначение (две цифры через дефис, например диск 2В!-2). Общепринято, что дублеты являются артефактами фиксации (на электронно-микроскопической фотографии, представленной на рис. 13.7, никакой двойственности дисков не видно), однако общий рисунок карт был сделан настолько хорошо и так много генов и хромосомных перестроек уже были картированы именно в «дублетах», что все генетики до сих пор пользуются только обозначениями Бриджеса.
Всего на картах Бриджеса изображено чуть более 5000 дисков, однако, если считать, что около 1,5 тыс, из них изображены дублетами, общее число дисков должно быть уменьшено примерно до 3,5 тыс. Рисунок дисков и междисков каждой политенной хромосомы является видоспецифичным и характерен для каждой хромосомы в различных тканях или на разных стадиях развития.
Тщательный анализ рисунка дисков в четырех органах С(з(гонотния генганх привел В. Беермана (рис. ! 3.8) в 1950 — 1970 гг. к заключению„ что данный рисунок дисков в значительной степени одинаков. Он выделил 4 типа различий; 1. «Присутствие — отсутствие». В одной ткани диск хорошо виден, в другой --- нет.
2. «Одиночный — дублетный». Имеются два диска в одной ткани и только один диск— в другой. 3. «Разное расстояние». Расстояния между отдельными гомологичными дисками в хромо- 326 ОБ!ЦАЯ И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА сомах разных тканей различны (удлинения -— укорочения междисков). 4. «Тканеспецифичное усиление окраски междисков», соединяющих два или более близлежащих толстых диска. Данные В. Беермана показали, что, наряду со значительной стабильностью и повторяемостью рисунка дисков в разных тканях, существует и некоторая вариабельность.
В настоящее время получены и многочисленные данные о существенных различиях в рисунке дисков в клетках нормально функционирующих органов. Так, при сравнении рисунка дисков в трихогенных клетках и питающих клетках ооцитов не было найдено хоть какой-то гомологии. Удивительные факты сезонных изменений длины политенных хромосом и рисунка дисков были описаны Н. Б. Ильинской в ! 978 — 1980 гг. у некоторых видов хирономусов. Оказалось, что перед началом холодов, в сентябре, хромосомы резко укорачиваются, уменьшается число пуфов, соседние диски во многих районах сливаются в блоки хромагина, фактически в но- 13.7. ЛОЛИТЕНИЯ КАК ЯВЛЕНИЕ Клетки с политенными хромосомами отличаются от митотическн делящихся клеток целым рядом особенностей. Во-первых, формирование политенных хромосом ассоциируется с потерей всего механизма клеточного деления после каждого удвоения ДНК в ядре, в результате чего клеточный цикл в клетках этого тина состоит только из двух фаз — 8, когда синтезируется ДНК, и Π— межсинтетической.
Такой тип клеточного цикла у дрозофилы устанавливается в середине эмбрионального развития. Во-вторых, в конце каждого периода репликации дочерние хроматиды не сегрегируют (т. е. не расходятся друг от друга), они остаются спаренными. Один из генов дрозофилы, ехси!Кой необходим для того, чтобы поддерживать цикл диплоидных клеток в имагинальных дисках. Этот ген не функционирует в личиночных тканях с политенными хромосомами.
Предполагают, что его экспрессия подавляет развитие политении. В-третьих, сформировавшиеся политенные хромосомы не способны вступать в митотические деления. В-четвертых, ядерная оболочка и ядрышко остаются интактными в ходе следующих один за другими циклов репликации ДНК. Политения возникает и достигает высоких степеней в тканях, органах или на тех стади- вые диски. Удлинение хромосом начинается в январе — феврале, в результате чего в хромосомах у личинок, выловленных в марте, число дисков в четыре раза больше, чем у выловленных в сентябре: «зимние» блоки хроматина рас!цепляются на диски и междиски.
Похожие слияния — расщепления дисков происходят у некоторых летальных мутантов дрозофилы при длительном инкубировании органов, содержащих политенные хромосомы, в искусственных средах или гемолимфе имаго. Таким образом, может быть сделано общее заключение о постоянстве и вариабельности рисунка дисков: он относительно постоянен в клетках нормально функционирующих органов, однако при изменении внутриклеточных или окружающих условий варьирует за счет объединения (слияния) или расщепления материала дисков. Литература к разделу 13.6 Жиыулев И.
Ф. Иолитенные хромосомы: морфология и структура. Новосибирск: Наука, 1992. С. 182-208. ях развития, когда есть необходимость быстрого роста органа при неизменно высоком уровне функционирования. Органы, содержащие клетки с политенными хромосомами, как правило, вовлечены в процессы интенсивной секреции, осуществляемые в течение короткого времени на фоне быстрого роста. Таковы питающие клетки ооцитов, глоточные, шелкоотделительные, слюнные железы, трофобласт, антиподы, гаусторий, суспензор, эндосперм. Особенности политении создают предпосылки для выполнения этих функций.
Поскольку в клеточном цикле полностью блокирован весь механизм деления ядра и клетки, процесс репликации хромосом максимально упрощен и ускорен. За счет политенизацни масса органа нарастает значительно быстрее, чем за счет митотических делений диплоидных клеток. Очевидно также, что клеточный цикл по типу политении способствует сохранению высокой функциональной активности органа, так как нет перерывов, связанных с митозами. Политения найдена у организмов, возникавших на всех этапах эволюции, например у инфузорий, появившихся, вероятно, еще в докембрии, более 600 млн лет назад, затем политения возникала вместе с появлением молл!осков (кембрий), ногохвосток (девон— почти 400 млн лет назад), крылатых насеко- зг7 Г>вва 13.
ПОЛИТЕННЫЕ ХРОМОСОМЫ 13.8. ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПОЛИТЕННЫХ ХРОМОСОМ 13.8.1. Диски мых 1карбон), двудольных растений (возмож- но, триас) и млекопитающих (конец триаса), однодольных растений !мел — — около !00 млн лет назад). Распределение транскрипционно активных районов в политенных хромосомах изучали с помощью многих методов: специфических окрасок на РНК, световой и электронно-микроскопической авторадиографии после включения 'Н-уридина, локализации РНП-продуктов транскрипции, выявления гибридов ДНК вЂ”- РНК. Транскрипционно активными в политенных хромосомах являются все структуры, обнаруживающие ту или иную степень декомпактизации; пуфы, разрыхленные диски, кольца Бальбиани, ядрышки, с большой долей вероятности — - междиски.
Поэтому генетическая организация этих структур представляет существенный интерес. В 1970--1980-х гг. в генетике происходила бурная дискуссия о генетическом содержании хромомера. Фиксированное расположение дисков и междисковых участков в политенной хромосоме дрозофилы навело цитогенетиков на мысль, что каждый диск, возможно, соответствует отдельному гену.
Основная масса исследователей полагала, что каждый хромомер содержит только один ген. Бьши и редкие оппоненты, доказывавшие идею о полигенной организации дисков. Последук>щие эксперименты заставили усомниться в правильности гипотезы «один диск — один ген». Были клонированы многочисленные области генома дрозофилы длиной от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч пар нуклеотидов.
Затем отдельные фрагменты этих областей использовали в качестве зондов для идентификации матричных РНК !мРНК), синтезирующихся в данном участке. Этот метод позволяет выявить участки, кодирующие мРНК на физической карте ДНК, т. е. фактически гены. Как оказалось, число отдельных мРНК в 3-5 раз превышает число дисков. По современным представлениям, число генов у дрозофилы составляет около 12 тыс., что заметно больше, чем число дисков.
Эти данные свидетельствуют о том, что каждый диск должен содержать в среднем по нескольку генов. То же самое вытекает из рассуждений другого рода. Количество ДНК, входя>цей в состав Литература к раздепу 13.7 Жимулев И. Ф. Политсниые хромосомы: морфология и структура. Новосибирск: Наука, !992. С. 332-334. одного диска, варьирует в хромосомах разных видов и в хромосомах одного и того же вида в пределах от 5 до 200 тпн и составляет в среднем 30 тпн.
В то же время гены в молекуле ДНК занимают, как правило, более короткие отрезки. В диске !ОА1-2 клонированный район длиной 190 тпн содержит почти 25 генов и кДНК, т. е. один ген на 7,6 тпн. Средняя плотность в районе генных комплексов асйаеге-- ксигс и Вша составляет ! ген на 8 тпн. В лаборатории Дж. Рубина в 1998 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
