С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 78
Текст из файла (страница 78)
!б.!5. Иллюстрация принципа, используемости при картирояании зачатков на бластелермс р. им!еловик!««. Пояснения и тексте го из гомологов, например, ~етеро- зигота по нормальной и кольцевой с Х-хромосоме с повышенной частотой теряет кольцевую Х-хромосому. Такие потери могут происхорз ~ А дить не только при первом делении ядра зиготы, но и на более поздних стадиях. В результате Ъ' могут появиться мозаики, тело которых различным образом четко разделяется на женские и мужские участки (рис. 16.14).
В !929 г. А. Стертевант предложил метод кпртированил зачатков клеток бластодермы, которые в дальнейшем дают начало тем или иным структурам взрослого насекомого. В качестве меры при таком картировании А. Стерте вант предложил использовать частоту. с которой граница мужских (ХО) и женских (ХХ) тканей разделяет исследуемые органы имаго. В 1969 г. А. Гарсиа-Беллидо и Дж.
Мерриам этот метод применили для построения карты бластодермы дрозофилы, показав расположение на ней клеток-предшественников различных органов мушки. Подходы к картированию зачатков (клеток бластодермы) и к картированию генов (последний тоже был предложен А. Стертевантом) сходны. Разница только в том, что гены картируют на линии, а зачатки — на плоскости, которая символизирует развернутую поверхность бластодермы. Если у трех органов А, В и С частота разделения А и В границей тканей ХО и ХХ у мозаик составляет 10%; В и С вЂ” 8%, а А и С вЂ” 4 «,', то относительное расположение зачатков А, В и С определяется вершинами треугольника со сторонами 10, 8 и 4 стерта.
Стерт — зтв единица картированил, соответствующая 1А, частоты разделения исследуемых органов у .иозаиков границей между тканями ХО и ХХ. Очевидно, что на <!снопе данных, полученных только для трех органов, точки А, В и С нельзя расположить однозначно. Каждая вершина треугольника может занимать два симметричных положения, как это показано для точки С на рис. 16.15.
Правильное положение выбирается на основе привлечения большего числа картируемых структур. Построенная карта бластодермы дрозофилы показана на рис. 16.16. Кокструирование такой карты было возможно только потому, что положение того или иного ядра я общей структуре бластодермы определяет его дальнейшую судьбу. Говоря иначе, в яйце содержит"н пизиционнан информация, которая играет решающую роль в детерминации ядер, а затем и клеток бластодермы, 428 Вантралкнан нервнап система Рис. 1б.! б, Карта зачатков бластодермы О, лгг)плоди»тес (по У.Ножа, РКВепхег, 1973). А — показано расположение клеток, которые затем разовьются в органы взрослою насекомою. Расстоянии еиравены е стартах.
пунктир — расстояние до ближайшей средней линии, Карте покатала кек бы изнутри бластодермы. Сокренпннлг ДНТ вЂ” антенны, Х вЂ” хоботок, Н), НН, Н)Н вЂ” пераал, егорка и трепа ноги, К «рыло„П вЂ” гстсм, Н вЂ” нотум; Т вЂ” тергиты, С вЂ” стерве»и — брюинз»с щитки, Г - пгнады, Б — та же карта, изображеннан в более »реалистической манере» !6.9. ЗНаЧЕНИЕ ЦнтОНЛаЗМЫ По-видимому, главная роль в детерминации ядер бластодермы принадлежит лериллаэме — кортикальному слою яйца. Это подтверждают эксперименты по влиянию УФ-излучения на кортикальный слой заднего полюса яйца. Если облучение проводить на стадии 2 — 20 мин (возраст эмбриона), когда в соответствующем участке яйца еще нет ядер и бластодерма еще не образовалась, то итогом будут стерильность взрослых особей и нарушение гаметосенеза.
Если в облученное таким образом яйцо дрозофилы впрыснуть полярную плазму из необлученного яйца, то детерминация гонад восстанавливается и мухи будут фертильными. Роль цитоплазмы яйца в детерминации зачатков имагинальных структур демонстрирует изучение мутации Ь(санс)а1, летальной на поздней стадии куколки у В. те)алоаапег. У мутанта образуются два симметрично расположенных брюшка: одно — назад другое — вперед. Наследование этой ядерной мутации обнаруживает материнский эффект (см. гл. !О). Показана роль цитоплазмы в проявлении у дрозофилы плейотропной мутации гнс)!шепсагу (г), которая приводит к нарупсению развития крыльев и стерильности самок.
Яйца„отложенные гомозиготными самками (г/г), погибают в позднем эмбриогенезе. Если же в такие яйца до стадии бластодермы впрыснуть цитоплазму из нормальных, неоплодотворенных яиц, то развитие идет нормально и мухи достигают стадии имаго. Аналогично можно восстановить развитие стерильных яиц, откладываемых мутантом с)сер огапяе (с(аг). Аналогичный эффект показан и для мутации о (ота с)е(!с)епс— дефектные яйца) у мексиканскою аксолотля. Гомозиготные самки о/о откладывают яйца, не способные к нормальному развитию. Гибель эмбрионов наступает до стадии гаструлы.
Ядра таких эмбрионов не приступают к синтезу РНК, Развитие нормализуется, если в яйца, откладываемые самками о/о, ввести цитоплазму из яиц или нуклеоплазму из овоцитов нормального типа. Некоторые мутации, обнаруживающие материнский эффект в наследовании, блокируют сам процесс миграции ядер при образовании бластодермы. Например, мутация дгапдсЬ!1й!е% — отсутствие внуков, блокирует миграцию ядер в задний конец яйца, где в полярной плазме происходит детерминация гонад. В результате полярные клетки, дающие начало имагинальным дискам гонад, не образуются и мухи оказываются стерильными.
Таким образом, гомозиготная по этой мутации исходная самка фертильна, а ее потомство — стерильно. Отсюда и название мутации — отсутствие внуков (у гомозиготной мутантной самки), Таким образом, роль цитоплазмы в детерминации ядер и клеток несомненна. В некоторых случаях даже удается выяснить, какое конкретное соединение требуется для восстановления нормальной активности цитоплазмы, дефектной в отношении детерминации. Например, в упомянутом случае гомозигот по мутации гигйшеп(агу(г) такими соединениями являются пиримидиннуклеозиды. Локус г контролирует синтез уреидосукцината — одного нз предшественников пиримндинов.
Мутации, описанные в этом разделе, маркируют гены, контролирующие формирование структуры цитоплазмы яйца, которая и несет позиционную информацию о дальнейшей детерминации ядер. 16.10. Перестройки генетического материала при детерминации клеточных типов у дрожжей Один из немногих (если не единственный) примеров детерминации, механизм которой исследован достаточно подробно, касается определения клеточного типа (типа спаривания) у дрожжей Засей.
сегеияае. Это один из примеров, доказывающий возможность перестройки генетического материала в онтогенезе. Как уже упоминалось, у гомоталличных дрожжей гаплоидные аскоспоры — продукты мейоза — дают начало диплоидным культурам (см. гл. 8). Это осуществляется благодаря переключению типов спаривания а -- о с вероятностью, близкой к единице при первых делениях прорастающей аскоспоры.
Переключение происходит согласно так называемому кассетному мехинизжу, предложенному в конце 70-х годов А. Херсковицем, Дж. Хиксом и Дж. Стразерном. Наряду с покусом типов спаривания (МАТ) вблизи центромеры 1П хромосомы у дрожжей есть две молчащие «кассеты«, содержащие неэкспрессируемые аллелн в левом плече (НМ1.« — 'для о-типа спаривания) и в правом плече (НМк„— для а-типа спаривания) той же хромосомы. При первых делениях аскоспоры тип спаривания переключается на противоположный под контролем гена НО (от аш.л.
пошо(па11)зш). Ген НО кодирует эндонуклеазу, которая производит двунитевой сайт-специфический разрез ДНК в локусе МАТ«или МАТ, в зависимости от того, какая аллель присутствует в этом локусе, Двунитевой разрез инициирует направленную конверсшо, при которой генетическая информация кассеты НМ1., замещает информацию, содержащуюся в покусе МАТ. (нли НМ(( замещает информацию МАТа). При этом кассеты сохраняют содержащийся в них генетический материал, а генетический материал, находившийся в покусе МАТ, теряется.
Такое переключение происходит только в двух клетках на стадии микроколонин, состоягпей из четырех клеток. После этого клетки типа спаривания а копулируют с клетками типа спаривания о. Ооразуются диплоидные клетки, гетерозиготные по МАТ /МАТ«, и ген НО выключается. Далее гетерозиготный диплоид стабильно размножается до нового мейоза и споруляции, после чего при изоляции аскоспор весь процесс в ходе их прорастания повторяется.
Как показали эксперименты по клонированию и гибридизации ДНК-ДНК (см. рис. 1б.!7)„локус МАТ и кассеты НМ(.а и НМИ, содержат как одинаковые, так и различающиеся нуклеотидные последовательности. Как МАТ„, так н МАТ, образуют кп 5/В 1 й 5ГЯ Вг Уи Уа уу Х 2 Х 21 с П Х 2122 нмг. и нмв а МЛ Ги м — -у 21 72 ~уа~. Ф Х Мд го Рис. 1Сь!7. Структура кассет н покуса МАТ у дрожжей 5ассй. сегешяае. Одинаковме последовательности (Х, У, 2> дани оггннаковмм цветом. Б и 1 - глушители.
Волнистые линии — транскриптм. Гены 51Я контролируют репрессию кассет. Остальные полонении а тексте по два противоположно направленных транскрипта, при этом установлено, что по крайней мере в случае МАТа транскрипция правого (и!) и левого (п2) участков происходит с общего промотора размером в )О п. нн расположенного между ними: АТОАТОТСТО ТАСТАСАОАС Информация, заключенная в кассетах, не экспрессируется вследствие того, что каждая из них фланкирована последовательностями — «глушителямив, влияющими на характер компактизации хроматина в кассетах. Глушители функционируют под контролем нескольких генов, названных отЛ (5((епг (п(отша((оп геки)ашгз -- регуляторы молчащей информации), локализованными в других хромосомах.
Около локуса МАТ глушителей нет. Собственно, переключение информации локуса типа спаривания, т. е, перемещение кассеты, и представляет собой акт детерминации клеточного типа. Последующая дифференцировка типа спаривания заключается в специфической регуляции целых серий Генон: а-специфических или и-специфических. По мнению литерок кассетной модели, подобные многоступенчатые взаимодсйсгнин (тс~узяторных и структурных генов могут обеспечивать достаточно сложные акты детерминации у многоклеточных организмов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
