Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Схематически изобразите последовательность событий, приводящих к переключению типа спаривания у дрожжей. Предложите механизм такого переключения, основанный на модели «двухцепочечный разрыв — репарация», рассматриваемой на примере процессов мейотической рекомбинации (см. гл. 14). А Каннраванна вставка с Б Вигнаанна - вааавна В Дананнн Рнс. 16.25. 1б. Регуляция экспрессии генов у эукариот 16,9. Предложите эксперименты, основанные на применении рекомбинантных ДНК и рестрикционного анализа, которые позволят выявить различия между тремя моделями, показанными на рис.
1б.25. (Для упропзения на схемах показаны только гены Ки С.) Генетический анализ развития Высшие эукариоты-это многоклеточные организмы, у которых различные группы клеток приспособлены для выполнения разных функций. Развитие организма начинается с зиготы, содержащей одно диплоидное ядро. Затем зигота делится митотически, образуя множество клеток малого размера, содержащих дочерние ядра.
Клетки, возникающие в результате этих ранних делений дробления, в ходе дальнейшего развития зародыша дают начало различным специализированным типам клеток, в каждом из которых происходит экспрессия определенного набора генов. Дифференциальная экспрессия генов Какие механизмы приводят к тому, что сестринские ядра, ведущие свое происхождение от одного и того же ядра зиготы, образуют при дальнейших делениях дочерние ядра, вступающие на разные пути развития? Большая часть клеток животных-зто соматические клетки, судьба которых — погибнуть, не внеся вклад в последующие поколения. Только зародышевые клетки, сегрегирующие в.
раннем эмбриогенезе, обладают тотипотентностью (способностью пройти все этапы развития и дать начало любому типу клеток). Приводит ли дифференцировка клеток, происходящая после выбора какого-либо специфического пути развития, к селективной элиминации генов, которые не будут иметь экспрессии, или в этом случае происходит их постоянная инактивация? 17.
Генетический анализ развития 249 В экспериментах нескольких типов получены данные, свидетельствующие о том, что процессы развития не обязательно приводят к необратимым изменениям клеточного ядра. Эти эксперименты показывают, что в соматических клетках в процессе развития происходит ди4ференциальная экспрессия генов. Одно из наиболее прямых доказательств этого факта- демонстрация тотипотентности путем трансплантации ядра из дифферегщированной соматической клетки в зиготу, лишенную ядра. Используя африканскую шпорцевую лягушку Хепорив (аевгц Джон Гердон получил таким образом взрослых особей. Путем облучения большими дозами ультрафиолета из неоплодотворенных яиц функционально удаляется ядро; затем в кажлое нз яиц вводится дифференцированное ядро из клетки головастика; таким образом инициируется развитие.
В ряде случаев яйца, в которые были введены ядра, развиваются во взрослых особей (рис. 17.1). Для доказательства того, что в развитии участвовало именно трансплантированное ядро, а не собственное ядро яйцеклетки, не погибшее при УФ-облучении, применяли генетическое маркирование. Для выделения яйцеклеток использовали линию, для которой было характерно наличие в ядре двух ялрышек — по олному на каждый ядрышковый организатор двух гомологичных хромосом. Ядро соматической клетки было получено от особи, гетерозиготной по делеции ядрышкового организатора и имеющей поэтому в ядре только одно ядрышко.
Все ядра в клетках особи, полученной в результате трансплантации ядра, имели только одно ядрышко. Таким образом, в этих случаях вся информация, необходимая для нормального развития, присутствует в ядре дифференцированной клетки и может быть вновь активнрована и использована для повторения процесса развития. Различными способами было показано, что контроль первоначальных этапов дифференцировки делящихся ядер определяется внеядерными компонентами яйцеклетки, возникающими в процессе оогенеза. По крайней мере один из этих компонентов — детерминанты будущих зародышевых клеток — были идентифицированы и локализованы в яйце- клетке; показано, что онн поступают только в клетки будущей зародышевой линии.
Детерминация клеток зародышевой линии у дрозофилы контролируется факторами, присутствующими в ооплазме задней части яйца. Зародышевые клетки происходят от полярных клеток (рис. 17.2), которые образуются перед формированием клеточной бластодермы (что обсуждается ниже), когда некоторые из ранних ядер дробления мигрируют в заднюю часть яйцеклетки. Существование детерминантов полярных клеток было показано путем инъекции ооплазмы задней части яйцеклетки в передний конец других яйцеклеток, где в это время формировались полярные клетки. При этом возникал эмбрион, имеющий полярные клетки как в заднем, так и в переднем конце.
Функциональность этих дополнительных полярных клеток демонстрируется путем их трансплантации в третий эмбрион, находящийся на стадии пребластдермы, где они объединяются с полярными клетками этого эмбриона (рис. 17.2). Во время гаструляции, когда начинается упорялоченное движение клеток, полярные клетки мигрируют внутрь эмбриона и объединяются с соматическими клетками гонады; их потомки участвуют в образовании гамет взрослого насекомого. Контрольные эксперименты показывают, что ооплазма, взятая не из задней, а из других частей яй- 250 "'ь' „„,, '" ч(т(чо „;:: Неоплодотворенная яйлеклетке (линия с двумя ядрышками) Головасптк (пинна с одним ядрышком) разрушает ядро ялро удаляется прйпомошя микропвпетки Бластула Бластула делений нет Головастик В некоторых случаях рззвивается взрослав воловозрелаа лягушка Рис. !7.1.
Методика, применяемая для демонстрации тотипотентности ядра дифференцированной клетки. (По биге(ол 2.В., 1968. Яс(едок Ашепсап, ОесегдЬег, р. 24.) цеклетки, прн трансплантации не приводит к образованию полярных клеток. В сходных экспериментах по трансплантации показано, что детерминанты зародышевых клеток появляются в яйцеклетке во время поздних стадий оогенеза, перед окончательным формированием зрелой яйцеклетки. В некоторых случаях развитие продолжает приводя к образован аномального змбрпон Экспрессия генелшческого малмриала ~ Эплтелиальлые .; клетки В Ц кишемика головастика Кл«зкн бпзсптермм Пелярп сля риме клетке Ядра явлений дробя«пня р«цепи ма: епщпп дробя«пня ммв «« Лавер: ствют лрсбяеппя В/Вв у Хезяяв: смлпя бззсзодзрмм Зз«з «м! пап ° и ° е Пертсе кл«ток 17.
Генептческий анализ развития Рис. 17.2. А. Полярные клетки в заднем кон- це эмбриона дрозофилы образуются до фо)ь мнрования клеточной бпастодермы. По край- ней мере некоторые полярные клетки затем мигрируют в соматические гонвды, где обра- зуются примордиальные зародышевые клет- ки. (По белгтд И'., 1973. 1и: Селе!!с МесЬипмпв о! Пете!оргпепг, ег). Ъу Р.Н. КпгЫ1е, Асаг)еш!с Ргевв, )г)ем Уог)г, р. 107.) Б. Присутствие дегерминантов полярных клеток в задней части яиц РюворЫ1а те(апсдавгег можно доказать путем транс- плантации этоя ооплазмы в те частя других янц, где полярные клетки обычно не обра- зуются.
Показанный на рисунке донор цито- плазмы взят из линии, в которой как Хз так и У-хромосомы маркироваиы до- минантными мутациями Ваг (В и В ) для того, чтобы выявить возмо;кный перенос до- норского ядра вместе с полярной цитоплаз. мой донора. Яйца-реципиенты взяты из ли- нии, гомозиготной по мутациям третьей хромосомы ти!Вр1« мтд ьагг (тмь) (множе- ственные щетинки на крыльях) н еЬопу (черный цвет тела) (ез). Трансплантированная полярная плазма индуцирует образование полярных клеток в месте инъекции в яйцо- реципиент. Функциональная природа индуци- рованных полярных клеток вьщвляется путем нх трансплантации в задний конец эмбриона, чья Х-хромосома маркироваиа рецессивными мутациями у«Бои (у) (желтый цвет тела), выдел (впз) (опаленные щетинки) и тагоол!Йе (та1) (коричневый цвет глаз), где они уча- ствуют в формировании зародышевых кле- ток.
Часть (но ие псе) гамет, образуемых взрослыми мухами, развивающимися из та- ких эмбрионов„несет маркеры тмйе«, а не маркеры ут'та!. Следовательно, игщуциро- ванные поларные клетки, генотип которых соответствует генотипу яйца-реципиента, являются инстинными полярными клетками. (По 1Итещее К., 1976. 1п: 1пвесг )уезе!оршепг, м). Ьу Р. 1лпчепсе, В!ас)гмеИ, Еопдоп, р. 86.) 252 Экспрессия генетического материала Клеточная детерминация Детерминация соматических клеток зародыша, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
