С.Г. Инге-Вечтомов - Генетика с основами селекции (1117682), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Сходный механизм кассетной регуляции типов спаривания найден у другого рода дрожжей — эс/иг. рова(уе. Кассетный меха- 432 низы участвует в переключении поверхностных ангигенов грипаносом и гонококков. Жизненный цикл гомоталличных сахаромицетов весьма сходен с жизненным циклом мхов и лишайников. Таким образом, кассетный механизм регуляции онтогенетических изменений, по-видимому, широко распространен в природе. Конечно, в данном случае дрожжи-сахаромицеты следует рассматривать только как удачную модель для изучения онтогенетических изменений на клеточном уровне. Возможно, сходство между низшими и высшими эукариотами гораздо глубже, чем это представляется.
Так, гомеодомен, обнаруженный в ДНК гомеозисных генов дрозофилы, гомологичен именно концевым участкам транскриптов а1 и а2 локуса МАТ„, !6.!!. Перестройки генетического материала при дифференцировке лимфонитов Еще один пример перестройки генетического материала в онтогенезе — дпффсргчвировка лимфсч(итон при развитии системы иммунитета у позвоночных животных и человека. Антитела, вырабатываемые иммунной системой, связывают попадающие в организм чужеродные белки, полисахариды и ряд других соединений, которые называются ангигенами. Млекопитающие могут продуцировать до 10» различных антител. «Узнавание» анти- генов обеспечивают два основных класса лим4оцитоп — клеток, образующихся в костном мозге: Т-лимфоциты, локализованные в зобной железе (тимусе), и В-лимфоиигы, дифференцирующиеся в селезенке и лимфоидных органах.
Биосинтез антител осуществляют В-лимфоциты, взаимодействующие с Т-лимфоцитами. Антиген связывается с рецепторами на поверхности как В-, так и Т-лимфоцитов, после чего Т-лимфоцит «разрешает» В-клеткам синтез иммуноглобулинов, т. е. антител. Поражает воображение способность лимфоцитов реагировать на огромное число антигенов и «запоминать» каждый из них так, что при повторном их попадании в организм эффективно образующиеся иммуноглобулины связывают именно этот антиген. Генетический контроль иммунного ответа изучает область генетики, названная иммуногвнетикой. Каждая молекула иммуноглобулина — это димер, состоящий из двух тяжелых (Н) и двух легких (! > цепей (рис.
!6.18). Известно злокачественное образование иммунной системы — миеломи. при которой происходит размножение «леток, пролуцирующих антитела толька одного типа. Сравнение иммуноглобулинов из разных миелом мышей и человека показало, что как Н- так и 1.-пепи имеют константные и вариабельные участки (рис. 1б.18). Центр связывания антигена образуют вариабельные участки Н- и Е.-цепей.
Загадка сосуществования константных и вариабельных участков в одной и той же полипептидной цепи была разрешена в Участки Свяаыванин антигена Н- цепь 'ь — цепь 5-5 5-5 5 5 риабельные асткн 5 5 СОО СО О Рнс. 16.1$. Схема строения молекулы человеческого иммуноглобулина. У и С вЂ” вариабельные и константине участки потннентидимх цепей.
Н и Ь— тяжелые и легкие цепи конце 70-х годов С. Тонегавой. Он показал, что фрагменты ДНК, кодируюшие Ч- и С-участки, расположенные в виде непрерывных последовательностей в геноме мышиной миеломы, пространственно разделены у эмбрионов или в сперматозоидах мыши. Отсюда Эмбриональная ДНК 2 3 /)У(1, С 11 ДНК клеток миеломы Рис. 16.19.
Расположение участков ДНК, колнруюц(нх д-легкне цепи нммуногло- булннов в амбрноне (А) н миеломе (о) мыши: ! — 4 — сайтм рестрикции Ег В1, нрнк легкой цели содержат лидер (Е), участок, «одирующий аарнабельиую цепь (у и т,), н участок, кодирующий константную цепь (с), днк ннелонм сохраняет только сайтм рестрикции 1 н 4 и включает дна ннтроиа 1~ и !» следовало, что в ходе дифференцировки лимфоцитов гены, кодирующие Ч- и С-участки, перестраиваются таким образом, что в итоге они оказываются частями одного и того же гена, транскрибир емого как целое. оказательство перестройки снов, коднруюших У- и С-учасзки нммуноглобули1н гь получеш благодари ~глинке р к ~мбинаптной ДНК.
иРНК для легкои пени вьщелили и з полисом миеломы и получили кДНК при помоиш образной гранскрип1азы. Прснаративное количество этой кЛНК было ьнаработшкн путем клонирования в составе вектора ь бактсриальных кле~ как. Очищенную от вектора кДНК. кодируюшюо („-цыь иммуншлобул>ша, разделили рестриктазой на фрагменты, соответствующие Ч- и С-участкам. Препараты ЛНК пометили радиоак1ивным ф сфором и использовали в каче тве зондов !ьтя гибридизации с ДНК миеломы и с ДНК эмбриона мыши.
Оказалосгь что в олн«м фрагменте, полученном из ЛНК мнеломы рестриктазои Его)((, содержатся последовательншти. кодирукчнис как вариабельиую, гак и константную части !.-цгпи. В то жс время в эмбрюияльной ЛНК они входят в состав разных Есо((!-фрагмснтоа Слелонггс,п ю, в онтогенезе ~енетическии матерна ~ псресгрзивалси, что ~ раве:н к исчезновению рестрикционно~» гайто осок! и сближению ранее разделенных участков ЛНК (рис. !о.!чц 1б12. Пол как генетическая модель индивидуального развития Изучение дифференцировки первичных и вторичных половых признаков показывает ряд примеров генетического контроля индивидуального развития.
При этом мы сталкиваемся с универсальными явлениями и механизмами, значение которых еще не совсем понятно. Так, Л. Синг и др. (!976) нашли в Ф-хромосоме, определяющей женский пол (Х)!У) змей (полосатый крайт — Вилаагиз )охпа(их), фракцию повторяющейся ДНК, которая оказалась гомологичной ДНК половых хромосом птиц, амфибий, рептилий, млекопитающих (включая человека) и насекомых (Вл пзе(апо((ах(ег) как в случае Х-, так и У-хромосомы. Всем млекопитающим мужского пола, включая человека, свойствен так называемый Н вЂ” У-антиген, находящийся на поверхности клеток, несущих з'-хромосому. У мышей он обнаруживается уже у эмбрионов на стадии восьми клеток. У изогенных особей женского пола Н вЂ” У-антиген не обнаружен.
В инбредной линии мышей кожный лоскут хорошо приживается при пересадках от самок самцам, но не наоборот: лоскут самца при пересадке самкам отторгается. По-видимому, несколько генов т'-хромосомы определяют появление Н вЂ” т'-антигона, единственной функцией которого считается индукция развития семенников, т. е.
дифференцировка гонад. Вторичные половые признаки развиваются под влиянием стероидных гормонов, вырабатываемых гонадами. Развитие мужских вторичных половых признаков контролирует тестостерон, воздействующий на все клетки организма, включая клетки гонад. Мутация (Т1т) всего одного гена Хзхромосомы, кодируювцего белок- рецептор тестостерона у разных млекопитающих, приводит к синдрому тестикулярной феминизации особей Хт'. Клетки мутанта не чувствительны к действию тестостерона, в результате чего взрослый организм приобретает черты, характерные для женского пола. При этом внутренние половые органы оказываются недоразвитыми и такие особи полностью стерильны.
Таким образом, в определении и дифференцировке пола млекопитающих взаимодействуют хромосомный и генный механизмы. Несмотря на то что женские особи млекопитающих имеют две Х-хромосомы, а мужские — только одну, экспрессия генов Х-хромосомы происходит на одном и том же уровне у обоих полов. Это объясняетсл тем, что у женщин в каждой клетке полностью инактивирована одна Х-хромосома. Эту хромосому можно видеть в интерфазе в форме гетерохроматинового тельца„названного тельцем Барра (см. гл.
20>. Х-хромосома инактивируется на ранней стадии эмбрионального развития, соответствующей времени имплантации. При этом в разных клетках отцовская и материнская Х-хромосомы выключаются случайно. Состояние инактивации данной Х-хромосомы наследуется в ряду клеточных делений. Таким образом, женские особи, гетерозиготные по генам половых хромосом, представляют собой мозаики. Широко известный пример проявления такой мозаичности— черепаховые кошки, имеющие черные и желтые пятна.
Эти кошки гетерозиготны по гену С~/С" (С вЂ” желтый мех, С вЂ” черный мех). Желтые и черные питна у них развиваются в результате случайной инактивации в раннем эмбриогенезе Х-хромосомы с аллелью С" или С~. Черепаховую окраску почти всегда имеют кошки, если же изредка обнаруживаются коты такой окраски, то они имеют хромосомную конституцию ХХУ. В генетически сходной ситуации хромосомного определения пола по типу ХХ вЂ” ХУ у дрозофилы выработался иной механизм комленсш(ии дозы генов Х-хромосомы, которая различается у самцов и самок. Активность ферментов, кодируемых генами Х- хромосомы, у них одинакова в пересчете на клетку или организм, но она в два раза выше у самцов в пересчете на одну Х-хромосому, чем у самок.
При этом у дрозофилы Х-хромосома не инактивируется. Если ген из Х-хромосомы транслоцировать на аутосому, то эффект дозовой компенсации сохраняется. При переносе генов с аутосом на Х-хромосому аутосомные гены по типу компенсации дозы не регулируются. Следовательно, регулируется не активность всей Х-хромосомы, а активность каждого ее гена. Явление дозовой компенсации объясняется двояка. Одно объяснение связывает наблюдаемые эффекты с наличием гипотетического гена-компенсатора в Х-хромосоме, не подверженного дозовой компенсации и синтезирующего некий ингибитор транскрипции генов Х-хромосомы. Чем больше Х-хромосом, тем больше 436 ингибитора транскрипции и, следовательно, тем ниже активность регулируемых генов.
Другое обьяснение предполагает существование аутосомного компенсатора, который обеспечивает образование активатора транскрипции Х-хромосомьь Тогда уровень экспрессии гтранскрипции) генов, сцепленных с полом, будет зависеть от их дозы и доступности активатора. Механизм дозовой компенсации у дрозофилы еще не расшифрован. Итак, индивидуалыгое развитие многоклеточных организмов представляет собой сложную цепь изменений, контролируемых генами. При этом осуществляется дифференциальная экспрессия генов, регулируемых на разных уровнях от речлнкации до пост- трансляционной модификации белков и сборни надмолекулярных структур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
