1625913344-8903f4a71ad640872a209e228a3a0bd4 (531148), страница 96
Текст из файла (страница 96)
е. перемещение кассеты, и представляет собой акт детерминации клеточного типа. Последующая дифференцировка клеточного типа (типаспаривания) заключается в специфической регуляции целых серийгенов: ^-специфических или a -специфических. По мнению авторовкассетной модели, подобные многоступенчатые взаимодействиярегуляторных и структурных генов могут обеспечивать достаточносложные акты детерминации у многоклеточных организмов.Сходный механизм кассетной регуляции типов спаривания найден у другого вида дрожжей — Schiz. pombe.
Кассетный механизмучаствует в переключении поверхностных антигенов трипаносом игонококков. Жизненный цикл гомоталличных сахаромицетов весьмасходен с жизненным циклом мхов и лишайников. Таким образом,кассетный механизм регуляции онтогенетических изменений, повидимому, 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 ивысшими эукариотами гораздо глубже, чем мы это сознаем. Так, гомеодомен, обнаруженный в ДНК гомеозисных генов дрозофилы, гомологичен именно концевым участкам транскриптов а1 и а.2 локуса МАТа.18.10.
Перестройки генетического материалапри дифференцировке лимфоцитовПерестройки генетического материала в онтогенезе происходятпри дифференцировке лимфоцитов 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 антигенами. Млекопитающиемогут продуцировать до 106 различных антител. «Узнавание» антигенов обеспечивают два основных класса лимфоцитов — клеток,образующихся в костном мозге: Т-лимфоциты, локализованные взобной железе (тимусе), и В-лимфоциты, дифференцирующиеся вселезенке и лимфоидных органах.Глава 18.
Ггнетический материал в онтогенезе-SСООФ 521S-]1С00Рис. 18.13. Схема строения молекулы человеческого иммуноглобулинаV и С — вариабельные и константные участки полипептидных цепей. Н и L — тяжелыеи легкие цепиБиосинтез антител осуществляют В-лимфоциты, взаимодействующие с Т-лимфоцитами. Антиген связывается с рецепторами наповерхности как В-, так и Т-лимфоцитов, после чего Т-лимфоцит«разрешает» В-клеткам синтез иммуноглобулинов, т. е.
антител.Поражает воображение способность лимфоцитов реагировать наогромное число антигенов и «запоминать» каждый из них так, чтопри повторном их попадании в организм эффективно образующиеся иммуноглобулины связывают именно этот антиген. Генетическийконтроль иммунного ответа изучает область генетики, названная имму ноге нети кой.Каждая молекула иммуноглобулина — это димер, состоящий издвух тяжелых (Н) и двух легких (L) цепей (рис. 18.13). Известнозлокачественное образование иммунной системы — миелома, прикоторой происходит размножение клеток, продуцирующих антитела только одного типа.
Сравнение иммуноглобулинов из разныхмиелом мышей и человека показало, что как Н-, так и L-цепи имеютконстантные и вариабельные участки (рис. 18.13). Центр связыванияантигена образуют вариабельные участки Н- и L-цепей.В конце 70-х годов XX в. С. Тонегава показал, что фрагментыДНК, кодирующие участки V и С, расположенные в виде непре522 &Часть 4. Структура и функция генарывных последовательностей в геноме мышиной миеломы, пространственно разделены у эмбрионов или в сперматозоидах мыши.Отсюда следовало, что в ходе дифференцировки лимфоцитов гены,кодирующие участки V и С, перестраиваются таким образом, что витоге они оказываются частями одного и того же гена, транскрибируемого как целое.Доказательство перестройки генов, кодирующих участки V и Симмуноглобулинов, получено благодаря технике рекомбинантнойДНК.
иРНК для легкой цепи выделили из полисом миеломы и получили кДНК при помощи обратной транскриптазы. Препаративное количество этой кДНК было «наработано» путем клонирования ее в составе вектора в бактериальных клетках. Очищенную отвектора кДНК, кодирующую L-цепь иммуноглобулина, разделилирестриктазой на фрагменты, соответствующие участкам V и С.Препараты ДНК пометили радиоактивным фосфором и использовали в качестве зондов для гибридизации с ДНК миеломы и с ДНКэмбриона мыши.
Оказалось, что в одном фрагменте, полученномиз ДНК миеломы рестриктазой EcoRI, содержатся последовательности, кодирующие как вариабельную, так и константную частиL-цепи. В то же время в эмбриональной ДНК они входят в составразных EcoRI-фрагментов. Следовательно, в онтогенезе генетический материал перестраивался, что привело к исчезновениюрестрикционного сайта EcoRI и сближению ранее разделенныхучастков ДНК (рис. 18.14). Этот процесс осуществляется благодаряработе механизма так называемой незаконной рекомбинации, илиNHEJ (Non-Homologous End Joining), широко распространенного умногоклеточных эукариот. Последовательные стадии образованиягена, кодирующего тяжелую (Н) цепь иммуноглобулина представлены на рисунке 18.15.Огромное разнообразие антител объясняется тем, что репликацию вариабельных (V) участков осуществляет ДНК-полимераза £(зета), относящаяся к семейству Y — так называемых неточныхД Н К-полим ераз (см.
гл. 5, 6). Таким образом, перестройки генетического материала в онтогенезе связаны со специфическимирекомбинационными событиями, приводящими к «сборке» геновиммуноглобулинов и с сайт-направленным мутагенезом, обеспечивающим их вариабельность.Итак, индивидуальное развитие, в особенности многоклеточных организмов, представляет собой сложную цепь изменений,контролируемых генами. При этом осущ ествляется дифференциальная экспрессия генов, регулируемых на разных уровнях,Глава 18. Генетический материал в онтогенезе$8 523Эмбриональная ДНКРис.
18.14. Расположение участков ДНК, кодирующих легкие цепи иммуноглобулиновв эмбрионе (А) и миеломе (Б) мыши:1-4 — сайты рестрикции EcoRI, иРНК легкой цепи содержат лидер (L), участки,кодирующие вариабельную цепь (V и J), и участок, кодирующий константную цепь (С),ДНК миеломы сохраняет только сайты рестрикции 1 и 4 и включает два интрона I, и 12Г-гены1234D-гены5С-геныJ-генып\ОбъединениеотдельныхV, D и J геновОдин из С-геновПолный Г-ген,готовый для соединенияс С-геномИнтронПроцессинг мРНКЗрелая мРНКтяжелой цепиРис. 18.15.
«Онтогенез» гена, кодирующего тяжелую цепь иммуноглобулина(из И. Ф. Жимулева, 2002)524 фЧасть 4. Структура и функция генаот репликации до посттрансляционной модификации белков исборки надмолекулярных структур. Очевидно, для пониманиягенетических закономерностей онтогенеза представлений одифференциальной экспрессии генов недостаточно. Происходятизменения (рекомбинационного и мутационного типа) самогогенетического материала, например при дифференцировке лимфоцитов, детерминации клеточных типов у дрожжей и в другихслучаях.
Большую роль в определении онтогенеза играют эпигенетические события, происходящие на разных уровнях организации генетического материала и экспрессии генетическойинформации.Вопросы к главе 181. Приведите примеры онтогенетической изменчивости.2. Что такое детерминация? Трансдетерминация?3. Какова роль материнского организма в детерминации развивающейся зиготы дрозофилы?4. Что такое гомеозисные мутации?5. Как возникают гинандроморфы и мозаики? Дайте схему.6. Какие доказательства тотипотентности соматических клеток эукариот вы можете привести?7.
В каких единицах выражаются расстояния при картировании бластодермы дрозофилы? Чему они соответствуют?8. Как происходит сборка частицы бактериофага Т4?9. Приведите примеры перестроек генетического материала в онтогенезе.10.Что такое дозовая компенсация?11. У кого инактивирована одна Х-хромосома? В чем это проявляется?12.Что такое геномный импринтинг?13.Что общего и чем различаются процессы детерминации и дифференцировки у животных и растений?14.Что такое модель АВС, или «Война кругов», в развитии цветкапокрытосеменных растений?15.Что такое эпигенетическая наследственность (изменчивость)?16.В чем заключается явление геномного импринтинга?Глава 19. Модификации19.1. Модификации — ненаследуемые изменения19.2. Модификации — изменения организмав пределах нормы реакции19.3.
Типы модификаций19.4. Механизмы модификационных изменений19.5. Взаимосвязь модификационнойи наследственной изменчивости19.6. Парадокс «белковой наследственности» —наследуемые модификации19.7. Значение модификацийВопросы к главе 19Среди различных типов изменчивости, рассмотренных в главе 12(см. рис. 12.1), была выделена ненаследственная изменчивость, которую называют также модификационной. Общие закономерности изменчивости известны значительно хуже, чем законы наследования.Особенно слабы знания в области модификационной изменчивости,или модификаций.19.1. Модификации - ненаследуемые измененияВнешние воздействия могут вызывать у особи или группы особей изменения, которые бывают для них вредными, безразличнымиили полезными, т. е. приспособительными.Как известно, эволюционная теория, разработанная Ж.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
