Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 61
Текст из файла (страница 61)
А!ап К. Е!зз, )з)егч Уог)г, р. 274.) 269 17. Генетический анализ развития Табянна 17.1. Трансформации имаго, вызванные точечными мутациями в ВХ-С Рецессивные мутации, приводящие к утрате функции и вызывающие трансфор- мацию в сегмент, находящийся в переднем положении Мутант аЬх Ьх рЬх Ьх4 Трансформация Крайний передний ТЗ -~крайний передний Т2 Передний ТЗ - передний Т2 Задний ТЗ -+задний 'Т2 Задний ТЗ- задний Т2 А1 -~ ТЗ Все перечисленные А2 — ~ А1 !1Ьх ыЬ-2 Мутант СЬх НаЬ иаВ Мер Трансформация Т2-~ТЗ ГЗ -~ А2 А! -~А2 А4-+ А5 но-специфичным гомеозисным трансформациям у имаго (см.
рнс. 17Л5, Б и табл. 17.1). При помощи хромосомных делеций или перестроек в ВХ-С можно сконструировать генотипы, у которых отсутствуют все или часть нормальных генов этого района. Такие делетироваиные генотипы позволяют изучить функции всех присутствующих ~снов независимо от того, были ли они идентифицированы благодаря точечным мутациям. Эти делеции летальны: развитие мухи происходит только до стадии выхода из куколки, на которой можно судить о функциях отсутствующих генов по сегментационной трансформации мутантных личинок, На рис. 17.16 показано расположение на хромосоме данных точечных мутаций и точек хромосомных разрывов, происходящих прн делециях и перестройках, представляющих интерес для анализа района ВХ-С.
На рнс. 17.! 7 сегментация нормальной линии сравнивается с типами сегментации личинок, у которых отсутствуют различные участки ВХ-С. Нормальные сегменты торакса и абдомена можно идентифицировать по ряду морфологичесхих признаков, приведенных на рис. 17.14. Каждый из этих сегментов отличается по форме вентрального пояса щетинок (ВПЩ), по присутствию или отсутствию органов Кейлина, которые представляют собой три сенсорные щетинки, расположенные в углублении (КО), и присутствию или отсутствию вентральных ямок (ВЯ). Генотип, гомозиготный по 0Фд, у которого отсутствует весь район ВХ-С, приводит к появлению фенотипа, где сегменты ТЗ и А1-А7 представляют собой серию повторов сегмента Т2.
Кроме того, аномален сегмент АЗ: у его задней части присутствуют хитнновые структуры, сходные с роговыми частями головного сегмента. Ясно, что нормальный район ВХ-С содержит гены, необходимые для правильной дифференциации затронутых сегментов. В отсутствие этих генов все сег- Доминантные мутации, приводящие к восстановлению функции н вызывающие трансформацию в сегмент, находящийся в заднем положении 270 Экспрессия генетического материала нх — с 59,0 58,5 )8-0,0! ,008+-0,006+0,006+-0,0! вФвп$в ржи)ссзфкесггФ8В8Ф ~!!! ! г ~ т ОРР менты, кроме А8, развиваются как сегмент Т2, что ухазывает на необходимость этих генов для определения сегмент-специфических путей развития всех сегментов, расположенных после Т2. Другие делетированные генотипы, приведенные на рис, !7.!7, показывают, что различные участки ВХ-С содержат гены, контролирующие нормальное строение сегментов.
С этими данными согласуется и тот факт, что точечные мутации района ВХ-С, нарушающие развитие определенных сегментов (см. табл. 17.!), картируются последовательно слева направо в соответствии с расположением аномальных сегментов от переднего к заднему концу личинки. Рецессивные (приводящие к утрате функции) мутации, нарушающие развитие нормального сегмента ТЗ и подавляющие путь развития Т2, картированы в крайнем левом участке комплекса ВХ-С. Правее расположены гены, нарушающие развитие сегмента А2, еще правее — нарушающие развитие сегмента АЗ, и так далее.
Единственное исключение из этого правила — мутация РЬх ! ! 89 Рис. !7.!6. Соответствие генетической карты и карты хромосомы слюнных желез комплекса генов Ь!Ойогах и непосредственно прилегающих к нему участков в правом плече третьей хромосомы О. те!анодаегег, Обозначенная непрерывной линией часть карты сцепления построена иа основе изучения рекомбинации.
Участок, отмеченный пунктиром, построен па основе цитогеиетического изучения хромосомных перестроек; расположение ггаЬ относительно !аЬ-2 и йЬ-3 точно не выяснено. Величина комплекса составляет около 0,05 — О,! саитиморгаиид; он располо- жен в районе двух четко выраженных двойных полос и прилежащей слабоокрашеи- иой полосы иа участке хромосомы 89Е. Взаимодействие 07-Р9 с мутациями и пере- стройками комплекса Ь!уйогах 55роисхолит так, как если бы делеция 05"-Р9 захватывала все гены этого комплекса. (Из 0инсап 1., Еенй Е.В., !982. 1п: Вече!оргоеп5а! Оп!ег; 1ы Ог!8)п апд Кейп!айоп, ег). Ьу 8.
8пЬгей5у апб К.В. Огееп, А!ап К. Е!88, Ь!ечг Уогй, р. 536.) 17. Генетический анализ развития 2?1 ОД РД Р1. Ор- 2'рР10 Ьвх '!' Рр Ьхб"' Р10 Рр ЗЫ"' дикий !на г Т! г т! Т2 Тз Б! Б2 БЗ 54 БЗ Б6 Б7 БЗ Рис. 17.!7. Изменения сегментации только что вышедших из яйца личи- нок, имеющих генотипы с делециями части или всех генов ВХ-С. Отсут- ствующие участки 3-й пары хромо- сом показаны внизу рисунка; неза- крашенная часть обозначает отсут- ствующий участок. Отметим, что различные участки ВХ-С затрагивают специфические признаки всех или не- которых сегментов Т и Б.
Например, потеря крайнего левого участка (РЗ-йбхЗ99) приводит к появлению центральных ямок на всех сегментах А, однако органы Кейлина возни- кают только иа Б1. Потеря иесколь- (рис. ! 7.16). Доминантные (восстанавливающие функцию) мутации ВХ-С также располагаются на карте в соответствии с порядком расположения сегментов, развитие которых они затрагивают. Согласно модели, предложенной Льюисом, контроль сегментации торакса и абдомена происходит следующим образом: гены комплекса ВХ-С детерминируют образование продуктов-регуляторов действия других генов, ответственных за развитие сегмент-специфичных структур. Возможно, что в каждом сегменте действует определенный участок комплекса ВХ-С, который активирует гены, контролирующие сегмент- специфичный путь развития клеток этого сегмента.
По предположению Льюиса, регуляция каждого из этих генов осуществляется активными в цис-положении контролирующими участками. Некоторые из них идентифицированы благодаря наличию в них доминантных мутаций, обусловливающих активность генов ВХ-С в сегментах, в которых эти гены в нормальном состоянии репрессированы. Далее Льюис высказывает предположение о присутствии в градиенте переднезадней оси бласто- Т2 ТЗ Б! Б2 БЗ 54 БЗ Б6 Б7 Бв ко большего участка левого конца комплекса ВХ-С (П(-Р10) привалит к появлению органов Кейлина на остальных сегментах Б.
Напротив, присутствие этого участка при отсут- ствии остальной части ВХ-С частич- но полавляет образование органов Кейлина (остается только одна сен- сорная щетинка) на се~ментах Б и полностью подавляет образование вентральных ямок. Полное отсут- ствие ВХ-С (ПБР9) приводит к тому, что сегменты ТЗ вЂ” Б7 развиваются по типу Т2. Обозначения признаков см. в подписи к рис. 17.14.
(По 3!пй1 б., 1981. )4а!нге, 283, 36.) 272 Абдоминвльпый ! Абдоминальнмй 4 Лбломннальнмй й Мазоторакс Часть змбрнона на мании блвстолармы Мор т/вь сьз Рапрмтмр ° ° ее ее ° ° ° ° е ° ее ° ° ° ° ° ее ° ° ° ° е еее ее ° ° ' ив» мм МЬ5 МЬВ °, ° ее ее ° е 'еее е ° е ° ° ° ° е ° ' ° ° ° иьз ' и мм мьв ° ° е ° ° ° ° ° 1 ° ° ° ° ° ° ° ° Ойз мЬг ! МЬ5 тсвг авз мЬг мЬ5 МЫ г вхс Нормальнын путь пюви\пи Мвзоторакмииый Абдоминальмий ! Абдомннвльнмй 4 Абдомннвльмпй й Абдомннапьапй 2 Абдоминальнмй 5 Мататорвиальиый Мутантный путь развитии дермы репрессора генов ВХ-С; концентрация этого репрессора наиболее высока в районе бластодермы, соответствующем сегменту Т2, и наиболее низка в районе, соответствующем сегменту А8. Каждый контролирующий участок связывает этот репрессор с различной степенью сродства.
Предполагается, что крайний левый контролирующий участок комплекса ВХ-С имеет наиболее низкое сродство к репрессору, а крайний правый-наиболее высокое. Таким образом, каждый сегмент от Т2 до А8 характеризуется активацией все увеличивающегося числа членов ВХ-С, определяемого концентрацией репрессора в сегменте и сродством контролирующих участков района ВХ-С к этому репрессору. В районе бластодермы, соответствующем Т2, высокая концентрация репрессора инактивирует все гены ВХ-С; клетки этого сегмента развиваются по типу Т2. В районе А8 низкая концентрация репрессора приводит к экспрессии всех генов ВХ-С, здесь клетки развиваются по типу А8. В промежутке между Т2 и А8, чем ближе к А8 расположен сегмент, тем большее число генов комплекса ВХ-С активировано в его клетках.
На рис. 17.18 схематически представлены элементы этой модели для нескольких сегментов, на этом рисунхе показан также постулированный Льюисом эффект нескольких мутаций контролирующих участков. Рис. 17.18. Предложенная Льюисом модель регуляции действия генов ВХ-С через гра- диент концентрации репрессора (молекулы репрессора обозначены крулсками) вдоль перелнезадней оси эмбриона на стадии бла- стодермы. Наиболее высокой из приве- денных на этом рисунке концентраций нвляется концентрация в районе мезоторакса (Т2); наиболее низкой-концентрации в райо- не восьмого брюшного се~мента (Б8).
Регу- ляция каждого из генов ВХ-С осуществляет- ся активным в Чнс-положенни регулярным сайтом ДНК (обозначен красным), который связывает репрессор с опредеяенной сте- пенью сродства (сайт с наиболее низкой сте- пенью сродства к репрессору находится сле- ва; по мере продвижения комплекса ВХ-С Экспрессия генетического материала слева направо степень сродства увеличивает- ся). При наиболее высокой концентрации ре- прессора все сайты связаны. По мере сниже- ния концентрации репрессора от левого к правому концу ВХ-С байты с более низкой степенью сродства уже не могут связывать репрессор, что приводит к активации регули- руемых ими структурных генов ((7Ьх, таЬ2, итЬ5 и 1аЬ8) в специфических точках по пере- дне-задней оси.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
