1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Это уже сделано длянематоды и делается для человека. У человека миРНК регулируют около 20% всех генов. Сталовозможным выявление фенов дляРис. 17.11. Обобщенная схема пути,тех генов, которые открыты секприводящего к глушению (сайленсингу)венированием, а мутаций по нимэкспрессии гена при интерференции РНКне получено. Теперь можно посмотреть на фенотип, возникающий при инактивации генного продукта (не важно как — деградациейиРНК или подавлением трансляции иРНК). Это новый подход в т.
н.«обратной генетике». Создана библиотека трансгенов RNAi (интерферирующих РНК) для инактивации подавляющего большинства (88%)генов, кодирующих белки, в том числе «вычисленных» на основаниисеквенирования всего генома у дрозофилы.Возникли новые перспективы для лечения наследственных заболеваний. Выяснено, что микро-РНК-10Ь человека индуцируетмиграцию клеток и метастазы при раке груди. Найдена также коI1Глава 17. Регуляция действия генаft 493роткая РНК — miR-126, которая подавляет рост раковых клеток, иmiR-335, которая подавляет метастазы.
Особые надежды возлагаютна возможность подавления путем интерференции РНК тех генов,экспрессия которых нежелательна.Регуляция действия генов играет главную роль во взаимодействии организма (клетки) с факторами окружающей среды, в частности в адаптивной модификационной изменчивости (см. гл. 19),а также в процессе дифференцировки многоклеточных организмов(см. гл. 18).Вопросы к главе 171.
На каких уровнях осуществляется регуляция действия гена?2. Что такое амплификация, каково ее значение в регуляции геннойактивности?3. Что такое оперон? Изобразите схему оперона, поясните ее.4. Какие схемы негативной регуляции вы знаете? Чем они различаются?5. В чем состоит различие между негативной и позитивной регуляцией? Приведите примеры.6.
Получена мутация по промоторному участку лактозного оперона.Каков фенотип такого мутанта? Как отличить его от мутанта погену-регулятору?7. Что такое энхансеры (усилители) и сайленсеры (глушители)? Какова функция инсуляторов?8. Что такое аутогенная регуляция? Приведите примеры.9. Что такое альтернативный сплайсинг?10. Что такое транскрипционные элементы и транскрипционныефакторы?11.
Что такое рибопереключатели?12. Опишите явление интерференции РНК.Глава 18. Генетический материалв онтогенезе18.1. Проблема стабильности генетического материалав онтогенезе18.2. Совсем простые системы. Самосборка18.3. Детерминация и дифференцировка18.4. Позиционная информация и картированиебластодермы у дрозофилы18.5. Значение цитоплазмы18.6. Определение пола как генетическая модельиндивидуального развития18.7. Эпигенетический контроль.
Геномный импринтинг18.8. Детерминация и дифференцировка у высших растений.Развитие цветка18.9. Перестройки генетического материалапри детерминации клеточных типов у дрожжей18.10. Перестройки генетического материалапри дифференцировке лимфоцитовВопросы к главе 18Поколения многоклеточных эукариот соединяет одна клетка — зигота, которая развивается в сложный организм с дифференцированнымиорганами и тканями. У животных часть клеток зародыша на ранних стадиях развития обособляется и дает начало гонадам, продуцирующим половые клетки — гаметы. У растений такого обособления не происходит, икаждая клетка спорофита (см. п .
9, раздел 9.2) может дать начало образованию гаметофита и последующему гаметогенезу. Именно гаметы содержат всю полноту генетической информации данного вида и составляютнепрерывный, потенциально бессмертный зародышевый путь. Смертнысоматические клетки индивидуумов, представляющих собой некие ответвления от зародышевого пути, возникающие после оплодотворения.Если до сих пор мы рассматривали в основном проблемы хранения, передачи и изменений генетической информации, то в этойглаве мы рассмотрим, каким образом генетическая информация реализуется в ходе индивидуального развития и как генетический материал контролирует последовательное возникновение различныхорганов и тканей организма.
Эта проблема составляет содержаниегенетики индивидуального развития, или онтогенетики.Глава 18. Генетический материал в онтогенезеft 49518.1. Проблема стабильности генетического материалав онтогенезеПредставляет ли онтогенетическая изменчивость результатдифференциального действия генов, т. е. развертывания во времени генетической программы зиготы в пределах нормы реакции,заданной генотипом, или генетический материал изменяется в онтогенезе? Содержат ли все соматические клетки одинаковый илиразличающийся набор генов? Собственно, так был поставлен этотвопрос еще в конце XIX века.
В 1883 г. В. Ру, один из создателейядерной гипотезы наследственности, предположил, что ядра, возникающие при дроблении зиготы, разнокачественны. Однако в1892 г. Г. Дриш показал, что перемещение ядер между клеткамиэктодермы и мезодермы дробящегося зародыша не нарушает егонормального развития. Зачаток регенерирующего хвоста тритонаможет быть пересажен в область конечности и превратится в ногу,а не в хвост. Следовательно, дробление и последующая дифференцировка не сопровождаются потерей или необратимыми изменениями ядерного материала.Возникновение мутации Ваг у D. melanogaster приводит к дупликации в Х-хромосоме, которую можно наблюдать и в клетках слюнных желез, и в клетках кишечника, хотя эта мутация выражается визменении формы глаза. Такие примеры, казалось бы, согласуютсяс той точкой зрения, что геном одинаков во всех клетках организма.Это положение подтверждает возможность получения целого растения из отдельных клеток флоэмы корнеплода моркови.
Целые растения могут регенерировать из клеток каллуса, возникшего на отрезкахстебля проростков, семядолей и т. д., что указывает на тотипотентностъ дифференцированных соматических клеток растений, т. е. наих способность обеспечивать полное развитие организма.Способность к соматическому эмбриогенезу, как его назвалБ. П. Токин, и последующей регенерации целых организмов характерна для растений, некоторых животных, губок, кишечнополостных, червей.В то же время известно, что структура хромосом, например техже слюнных желез и мальпигиевых сосудов двукрылых, претерпевает существенные изменения вследствие эндомитотическойполитенизации.
У некоторых организмов (паразитические черви,циклопы) известно явление диминуции хроматина — потеря значительной части генетического материала (от 20 до 80 % ДНК) —при дифференцировке соматического пути в эмбриогенезе.496 ftЧасть 4. Структура и функция генаЭкспериментальный подход к решению дилеммы «дифференциальная активность генов или изменение состава генетического материала в онтогенезе» наметился в 60-х годах XX в.Дж.
Гердон продемонстрировал возможность полного развитияXenopus laevis на основе генетической информации ядра соматической клетки. Неоплодотворенные яйца X laevis облучали большимидозами ультрафиолетового света и таким образом убивали их ядра.Затем в энуклеированное яйцо инъецировали ядро из эпителия кишечника головастика. В ряде случаев из таких яиц развились головастики, а затем взрослые лягушки (рис. 18.1).ГоловастикНеоплодотворенноеяйцоУФБластула£II00©IКлетки эпителиякишечникаБластулаГоловастикРис. 18.1. Опыт Дж.
Гердона, показывающий тотипотентность ядра соматическойклетки Xenopus laevis (по Дж. Гердону, 1968)Глава 18. Ггнетический материал в онтогенезеФ 497В качестве генетического маркера, гарантировавшего чистоту эксперимента, было использовано число ядрышек. Лягушки, от которыхбрали яйцеклетки, образовывали два ядрышка на ядро, т. е.
каждыйядрышковый организатор гомологичных хромосом функционировал нормально. В качестве донора соматических ядер использовалиX. laevis , гетерозиготных по делеции ядрышкового организатора, ипотому имевших только одно ядрышко на ядро. Все лягушки, развившиеся в результате пересадки ядер в энуклеированные яйцеклетки, имели по одному ядрышку.Таким образом, эти эксперименты показали, что дифференцировка клеток в онтогенезе не обязательно сопровождается необратимойинактивацией генетического материала ядра, а проблема генетического контроля индивидуального развития тесно связана с проблемой дифференциальной экспрессии генов.Сравнение яйца или гаструлы с соматическими клетками животных показывает, что в первом случае синтезируется гораздо большеразличных типов иРНК, чем во втором.
Таким образом, встает вопрос об уровнях и механизмах обеспечения дифференциальной экспрессии генов.18.2. Совсем простые системы. СамосборкаКак уже известно из главы 5, X. Френкель-Конрат и Р. Уильямспоказали, что инфекционные частицы ВТМ можно собрать из егоРНК и субъединиц белка оболочки. Это означает, что возможна правильная самосборка надмолекулярных структур. В отношении ВТМэто упорядоченная ассоциация молекулы РНК длиной 6400 оснований и 2 130 идентичных полипептидов.Известно, что путем самосборки можно реконструировать такиесложные молекулярные агрегаты, как рибосомы, состоящие — дажеу бактерий — из трех типов РНК и 55 различных белков (см. гл. 16).Однако этот процесс происходит только в определенной последовательности: сначала одни белки присоединяются к определеннымучасткам рРНК, затем последующие белки взаимодействуют с образовавшимся комплексом и т.
д.В конце 60-х годов XX в. У. Вуд и другие построили временную последовательность сборки частицы бактериофага Т4 наосновании исследования генетического контроля этого процесса. Для этого они использовали различные мутанты с дефектамисборки фага. Например, один мутант имеет блок сборки головки,а другой — блок сборки хвоста. Если смешать искусственно полученные лизаты клеток, инфицированных такими мутантами, то498 ФХвостЧасть 4. Структура и функция генаГоловкаI 0 .
0 , 7 . 8 . 1 0 , 2 0 . 2G, II 20.21.22,2 7 , 2 8 . 7 9 .4 8 . ^ 1 , 5 3 * 2 3 , 2 4 , 3 1I2 ,4 ,1 6 ,1 / . 4 9 ,♦j0. 6 4 , 6 5ФА 13.143,10*1 ^m ijrСамосборкаtхвос,°”Лабильнымф£факторРис. 18.2. Морфогенез бактериофага Т4А - последовательность сборки частиц бактериофага. Цифры - номера генов, мутациикоторых прерывают дальнейшее развитие. Б - генетическая карта фага Т4, на которуюнанесены гены, контролирующие морфогенез фага. В рамках показано, какиекомпоненты фага видны в электронный микроскоп в экстрактах клеток, зараженныхмутантами по соответствующим генам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
