В.И. Иванов - Генетика (1117686), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Ооцитом становится та клетка, которая занимает задний конец яйцеаой камеры. Остальные! 5 превращаются в огромные питающие клетки. Именно в них активны так называемые гены с материнским эффектом, т е. функционирующие в организме матери еще до оплодотворения яйца: ЬГсаи(, гхарегаппа, тткайатк, палат и раппйа.
Их взаимоотношения подробно разбирались в гл. 5, При экспериментальном изучении транспорта мРНК-транскрипта ш1ю Ь~саГа', показано наличие для нее четко в1яраженного анимально-вегетативного ~радиента; мРНК гена Ь1саиг' накапливается тем концом ооцита, который должен стать передним полюсом эмбриона. Все пять вышеперечисленных генов составляют систему, обеспечивающую формирование передне-заднего градиента. Продукты этих |снов принято называть морфогевамв.
Помимо них, важную роль в формировании плана строения будущего организма дрозофилы играет ген Ь ипсЬ Ьас/с, активно фун кционирующий не только в материнском геноме, но и у зиготы. Мутанты, гомозигот- '/папы /. ОС!й<ссн. гсппспьп 1нхс по !силеддссг/с, лс|альпы и схожи с му|и ~|ими /пс он/ по утрате перс!и ~их с грукзур. ! !ролукг гена !ссисс/гЬссс/с блокирует развитие хьчю~овоп> кап!а, чему входе нормаль~ юго развития противостоит ~ продукт гена полоз, локализующийся у заднего полюса яй~р. Кроме того, в ооците существует система, контролирующая формирование дорсо-вентрального градиента. Она включает функционирующие в фолликулярных клетках гены !огрес/о, р!ре, пис/е/, в !пс/Ьеи(е/, в результате чего происходи г обмен не идентифицированными сигналами между фолликулярными клетками и вентральпой областью ооцита. После оплодотворения экспрессируются шесть генов, из которых зпа/се и еае!ег, кодируюшие сериновые протеазы, активируют ген ера!г!е, Но вслушая роль в детерминации дорсо-вентральной полярности принадлежит гену !о!1, активность которого, опосредованная генами реПе и сас!из, обеспечивает формирование градиентного распределения белкового продукта гена с/огза!, действуюшего какфактор транскрипции.
Наконец, третья система, состояшая из генов согео, !а!!!еге и Ьис/сеЬе!а осушествляст общий контроль над формированием градиентов при развитии несегментированных головного и хвостового конца. Причем в детерминации их анатомических ~рациц особое значение имеет белок гена !огзо, расположенный на обоих полюсах яй1 га. Таким образом, еще до формирования зипль! продукты материнских мРНК рас- ~ ~рсдсляются вдоль будущей оси эмбр иона дрозофилы неравномерно, создавая определс~ и ~ ые градиенты разных морфогенов. Что касается ооцитов млекопитающих, то столь жестко фиксированная гетерогенность, по-видимому, им не свойственна. Так, согласно отдельным экспериментальным данным, в ооцитах мыши эмбриональные оси устанавливаются только с момента развития зи готы.
Однако делать какие-либо заключения можно будет только после обнаружения продуктов генов, гомологичных описанным у дрозофилы. !6Л Л.2. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ СЕГМЕНТАЦИИ Процесс сегментации организма, включающий в себя разделение на головной, грудной, брюшной, а также производные от них отделы, является универсальным в жискптсом мире. Избрав в качестве модельного объекта развития //, ее!аиояае!ег, рассмотрим сначала присушие именно ей детали, представленные на рис. !6.4. Первый этап становления пространственной организации регулируется генами с материнским эффектом, продукты активности которых в ходе оогенеза образуют ~радиснты с морфогенетически активными белками. Вслед за этим происходит оплодотворение и дробление зародыша. После образования бластодермы и включения зиготических генов начинается последовательное формирование сегментарного ~ иана строения тела дрозофилы, личинки и взрослые особи (имаго) которой состоят из передних головных, трех грудных и восьми брюшных сегментов.
В результате взаимодействия перекрываюшихся градиентов морфогенетически активных белков, являюшихся продуктами генов Ь!сой и аапоз, активируются гены группы кар (от англ. кар — брешь, дыра), разделяющие зародыш на широкие домены. 299 !'щлгы /гг. йгтгггггглп и ггггггггггпне г Материнскиогоны Липспоаса Ысои палое Яйг1о Материнские гены Ысвд Пслюсные клетки Зигота Гены группь дар солса Кгарре! айрред Гены полярности сегмента епргааеб Рис. т 6.4.
последовательная активация генов в онтогенезе дрозофилы, (по; сингер, Берг, 1998) Гомеоаисные гены Апилпаредю Моаойогак групвы ра!гойе, рессирующиеся торую очередь Гены групвы рагс-гоге, эксвресси- рующиеся е перауо очереяь Часщь !. Общая гепещика настоящему времени описано б генов из группы дар, к числу главных следует отести гены йипсИас1, Кгирре/и /сп(срк Каждый из них экспрессируется в определеных сегментах эмбриона. Экспрессия гена ЬипсНБас/с происходит в двух областях; в го ~ей четверти яйца, а также в пространстве от переднего полюса почти до середиы яйца.
Ген Кгирре/ экспрессируется в широкой зоне, составляющей середину эмбпопа. Продукт гена /сп/грз выявляется как спереди, так и сзади от этой зоны. Тот зкт, что экспрессия названных трех генов регулируется продуктами генов Ь/со/б и тоз, был установлен в результате изучения мутантов, не способных к их синтезу. оказано, что белок гена Ысо/б, действуя как позитивный регулятор экспрессии ге- ~ бипсЯас/с, способствует накоплению продукта последнего у головного конца эмзиона, а белок гена полоз, вероятно, ингибирует активность продукта гена ЬипсЬ- ьг!с. Кроме того, блокируя экспрессию гена Кгирре/ в передней и задней областях гбриона, белковые продукты генов Ысои! и полоз способствуют накоплению мРИК ~п Ксирре/ в центральной части эмбриона.
Поначалу размытые границы трансзипционных областей генов группы кар с течением времени сужаются, так как бе>к пни Кгирре/ ингибирует транскрипцию гена Ьипс/гбао/с, а продукты генов Ьипсйи!с и йп/грз — транскрипцию гена Кпгрре/,Таким образом, области стабильной эксюссиилар-геновсначаладифференциальнорегулируются материнскимидетермии пзми, а затем взаимной репрессией последних и собственно генов группы Кар.
П ролукты активации ге нов бар запускают функционирование группы ра/г-ги!е, состопсй из ~юсьми генов и обусловливающей подразцеление зародыша на более мелкие дол па, состоящие из двух так называемых парасегментов. Причем, в одном из парасегл поз пл <ы из группы раи ги!е активны, а в другом — нет Из группы ра/г ги/е удрозофиг и первую очередь экспрессируются гены гип/ и Ьаиу, во вторую — ДаЫ /агаси (редуктор ~сиз сегментов) и егепм/арреб(редуктор четных сегментов).
Периодическая смена уровней экспрессии генов группы ра/г-ги/е приводит к ло~лы юй экспрессии генов самой многочисленной группы — сегментарной полярюти. Поддействием их продуктов зародыш становится разцеленным по всей про~л ьпой оси на окончательные сегменты. Для нас наибольший интерес из этой груп- ~ ~ представляет ген Ьеабебоб, для которого у позвоночных, в частности, у человека п четко установленный гомолог. Такова иерархическая последовательность функционирования трех основных унп сегрегационных (те. ответственных за количество сформированных сегменв) шнов. Как уже указывалось, мутации генов с материнским эффектом фенотипически юяющются у дрозофилы в вице нехватки или удвоения головных, хвостовых, дорльных или вентральных структур. Следствием мутаций других трех групп генов бут соответственно; 1) нарушение числа и полярности сегментов; 2) нарушение фор!рования половины сегментов; либо четных, либо нечетных; 3) утрата части каждосс гм снта с одновременным удвоением такой же части с противоположной стороны.
В настоящее время установлено, что у млекопитающих есть, по крайней мере, и гомолога морфогена Ьеабебоб из группы генов сегментарной полярности: 5оп/с /////, Рееес/(РНН) и !пауап бебе/ебоб(!НН). Они отвечают за контрольлсво-правой имметрии, детерминацию полярности в клетках центральной нервной системы, мигов и конечностей, а также за формирование скелета. Я(Н играет важнейшУю Роль в (хюпитии пснтральной нервной трубки человеческого зародыша. Ею «выключение« вследствие мутации, нарушающей полное разделение развивающеюся мозга на два отдельных полушария и желудочки, приводит к серьезным, часто летальным последствиям, именующимся в клинике как голопрозэнцефалия (конечный мозг не разделен и представлен полусферой, обонятельные луковицы и тракты отсутствуют, гиппокамп Резко гипоплазирован, цитоархитектоника коры неразделенного мозга нарушена).
()НН, по-видимому, контролирует вступление половых клеток в клеточное деление, его экспрессия отмечается в сертолиевых клетках яичек после активации гена ХВг'. У мышей-носителей мутации этого гена, наблюдалось снижение количества половых клеток и блок сперматогенеза, в результате чего развивалось бесплодие.
16.1.2. ГОМЕОЗИСНЫЕ ГЕНЫ После установления границ каждого сегмента начинают формироваться их специфические черты, этот качественный процесс детерминируется гомеозисными генами, которых у дрозофилы насчитывается около полусотни, Их отличительным свойством является способность трансфоРмировать один сегмент в другой Предлагая термин «гомеозись в 1894 г., Уильям Бэтсон подразумевал под ним превращение одной части тела в другую, а точнее гетеротопическую дупликацию — появление добавочною экземпляра какой-либо части тела в не характерном дяя нее месте. Гомеози(ные гены дикою типа контролируют Развитие опРеделенных популяций клеток.
Мутации юмеозисных генов нарушаютдетерминацию, устанавливаемую удрозофилы еще на стадии бластодермы. К их числу относятся: Апгеппарее)(а — Развитие дополнительных ног на месте антенн; оРЬгЬа!тор!его — развитие крыла из имагинальною диска глаза; у мутантов гитогоиз Ьеаа ткани головы замещаются другими типамии тканей, включая структуры, характеРные для гениталий, и тд.
установлено, что у юмеозисных мутантов нарушен процесс детерминации имагинальных дисков, что и приводит в дальнейшем к ошибкам дифференцировки. Последовательно расположенные области, содержащие кластеры гомеозисных генов локализованы у дрозофилы на небольшом Участке третьей хромосомы (рис. 1Ь.5). В одной из них находится комплекс АлгТ-С, включающий гены Ап(еппареауа (Ап (р), ()е(огтег( (0(г() и Вех сот Ь гег(пеев (Бег), которые контролируют развитие структур юловы, первою и частично второю грудного сегменш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
