Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 433

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 433)

Диски представляют собой мешочки эпителия, по форме напоминающие сморщенные и сплюснутые воздушные шары и непрерывно перетекающие в эпидермис (поверхностный слой) личинки. Всего их !9: 9 пар дисков, идущих по обе стороны личинки, и ! диск на средней линии (рис. 22.51). Они растут и развивают свою внутреннюю структуру по мере роста личинки, и наконец, в процессе метаморфоза они выворачиваются наизнанку, вытягиваются, бурно дифференцируются и формируют эпидермальный слой взрослого насекомого. Глаза и антенны развиваются из одной пары дисков, крылья и часть груди — из другой, первая пара лапок — из следующей и так далее. 22.5.3.

Гомеозисные селекторные гены необходимы для хранения позиционной информации в клетках имагинальных дисков Клетки одного имагинального диска выглядят точно так же, как и другого, но эксперименты с пересадкой показывают, что фактически они уже регионально предопределены и неэквивалентны. Если один имагинальный диск личинки пересаживают в положение другого и личинку затем оставляют спокойно проходить метаморфоз, то оказывается, что пересаженный диск автономно дифференцируется в структуру, соответствующую его первоначальному местоположению: вне зависимости от своего нового участка диск крыла даст структуры крыла, диск жужжальца — структуры жужжальца и т.д.

Это наблюдение показывает, что клетки имагинального диска управляются памятью об их первоначальном положении. При помощи более сложной процедуры последовательных пересадок, которая позволяет клеткам имагинального диска разрастаться в течение более длительного промежутка времени перед дифференцировкой, можно показать, что данная память клетки устойчиво наследуется (с редкими огрехами) на протяжении сколь угодно большого числа клеточных поколений.

', ' 225,орИИОГДНЕЭИСтруит)4)арОВВНИЕг'К)уййЧИГЗ)ГЕЙИцрв)))атКОВ 40бЗ' ген ба)4 сигналы, акгивирующие нормальную экспрессию гена Х ) экспрессия регуляторная «гена Оа)4 последовательность гена НФ' "Ф белок ба)4 4йй ген 6 элемент з экспрессия Уаа з гена О зз згта белок О любая. выбранная жхкГэинвция регулятор /ой поопвдоввтвпьвоотв (А; 6 О:и'т д.) о ко)вгруюе)вйво! пвдоввтеъностью(х; у ж и т.

д) а) б) Гомеозисные селекторные гены — существенные компоненты механизма такой памяти. Если на любой стадии длительного промежутка времени, предшествующего дифференцировке во время метаморфоза, обе копии каждого гомеозисного селекторного гена удалить (путем индуцированной соматической рекомбинации) из клона клеток имагинального диска, которые в норме экспрессировали бы этот ген, то эти клетки будут дифференцироваться в неправильные структуры, как если бы они принадлежали Рис. 22.50. Метод бай/Уаз для осуществления управляемой неправильной экспрессии генов у дрозофилы. Данный метод позволяет запускать экспрессию выбранного гена О в тех местах и в те моменты времени, где обычно экспрессируется некоторый другой ген дрозофилы Н. а) Создается трансгенное животное с двумя отдельными конструкциями, вставленными в его геном.

Одна вставка состоит из специфической для дрожжей регуляторной последовательности, называемой элементом !газ (ирзтгеагп астмабпй зециепсе — вышележащая активирующая последовательность), сопряженной с копией кодирующей последовательности гена Г». Другая вставка содержит кодирующую последовательность гена бои дрожжей, продукт которого представляет собой специфический для дрожжей регуляторный белок, который связывается с элементом Паз; такая вставка ба)4 помещена рядом с регуляторной областью гена Н, и управляется ею. Везде, где обычно экспрессируется ген Н, производится также и белок Оа)4, который сразу же вызывает транскрипцию гена С».

б) Хотя можно достигнуть того же результата, связывая копию регуляторной последовательности гена Н непосредственно с кодирующей последовательностью гена П, подход ба)4/!газ являет собой более эффективную в общем и целом стратегию. Тут строятся две отдельные «библиотеки» трансгенных мух: одна содержит вставки ба!4, приводимые в действие разнообразными регуляторными последовательностями разных генов А, В, С и т.

д., другая содержит вставки «Гоз, побуждающие к действию разнообразные кодирующие последовательности Х, У, 2 и т. д. Путем скрещивания мухи из одной библиотеки с мухой из другой любая кодирующая последовательность может быть функционально сопряжена с любой регуляторной последовательнопъю по выбору. Чтобы получить библиотеку мух с вставками гена ба)4 в полезных участках, сначала получают мух са вставками гена ба)4 в случайных местоположениях в их геноме.

Затем их скрещивают с мухами, содержащими элемент паз, сцепленный с геном-репортером с легко обнаружимым продуктом. экспрессия этого репортера показывает, вставлен ли ген ба)4 на участке, который подводит его экспрессию под контроль интересующего нас энхэнсера; мухи, демонстрирующие интересную картину экспрессии репортера, сохраня ются и изучаются. этот прием называют методом «ловушки энха неера», потому что он позволяет найти и охарактеризовать скрытые в геноме любопытные регуляторные последовательности. 225.

Органогенеэ и структурирование конечностей и придатков 2065 придатках большинства доселе изученных видов беспозвоночных и позвоночных (рис. 22,52). В диске глаза соответствующую роль исполняет другой ген, Еуе1езз (наряду с двумя близкородственными генами); у него также есть функциональные гомологи — это гены Ратб, которые обеспечивав>т развитие глаза у других видов (см.

главу 7). в) ( ) б) 0,1 гпгп Рис. 22.52. Экспрессия гена 0(зта)-)ем в рвзвиввгаитихся лапках и аналогичных придатках у резных видов. Личинки морского ежв (а) и моли (б) (Изображение а заимствовано из 6. Рвпвап~Ьзп ет а)., Ргос. Гуатг Асад.

5сг. )75А. 94; 5162-5166, 1997. С любезного разрешения Настала( Асаг(егпу о( 5с(епсез; изображение б взято из 6. Рвпвап)Ьвп, С Маку апг( 5. В. Саго(1, Сигг. Вгаь 4: 671-675, 1994. С великодушного позволения издательства Еиенег.) 22.5.5. Диск крыпв мвсековяого рвэдепен нв козл)те ртвяенты В самом начале группа клеток, формирующая нмагинальный диск, имеет за чатки элементов внутренней структуры, унаследованные от Гюлее раннего процесса разграничения отдельных частей организма. Например, клетки в задней половине зачатка диска крыла (и в большинстве других зачатков в имагинальных лисках) экспрессирутот ген полярности сегментов Епдта(!ег), тогда как таковые в пер~дней половине диска не делают этого.

Начальные асимметрии закладывают основы для последующего более детального развития структуры точно так же как в яйце и за родыше на ранних стадиях развития. Секторы диска крыла, заданные этими ранними различиями в экспрессии генов, соответствуют определенным частям будущего крыла. Задняя, экспрессирующая ген Евдга(!ег( область сформирует заднюю половину крыла, тогда как область, которая не экспрессирует ген Еггдгаг1ег(, сформирует его переднюю половину. Тем временем дорсальная часть диска крыла экспрессирует ген по имени АР1егопз, тогда как брюшная половина не делает этого.

В процессе метаморфоза диск сила дывается по линии, отделяющей эти области, и дает крыло, у которого дорсальный слой клеток получен из области, экспрессирующей ген Аргегоиз, а вентральный слой — из области, не экспрессирующей ген АРГе-гоиз. Кромка крыла, где эти два эпителиальных слоя сходятся, соответствует границе области экспрессии гена АР1егогст в диске (рис. 22.53). Клетки диска, включив экспрессию генов, которые отмечают их как передние или как задние, как дорсальные или как вентральные, сохраняют это предписание, пока диск растет и развивается. Поскольку клетки чувствительны к этим различиям и избирательны в своем выборе соседей, формируются резко очерченные границы между четырьмя получающимися в итоге группами клеток, без какого-либо смеше 2070 Часп 5.

Клетки в контексте их совокупности пути, который ведет от Еаг в клеточной мембране к управлению экспрессией генов в ядре, идентифицирована группа других молекул, а в их числе и две протеинкиназы: Н1рро и %'агЬ. Продукты их генов-мишеней включают регулятор клеточного цикла циклин Е и ингнбитор апоптоза, а также микроРНК, ВапГагп, которая, повидимому, является существенной частью механизма управления ростом. Несмотря на эти интригующие данные, механизмы, управляющие размерами органов, все еще остаются загадкой. Если мы сможем обнаружить, как они работают у дрозофилы, мы сможем получить некоторые представления об управлении размерами органов у позвоночных, в отношении которых наше недоумение по поводу этого фундаментального вопроса на сегодняшний день еще глубжез.

Характеристики

Список файлов книги