Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 63
Текст из файла (страница 63)
Именно на основе открытия этого мозанцизма и была высказана гипотеза о том, что дозовая компенсация у млекопитающих осуществляется путем инактнвации Х-хромосом, а тельца Барра служат цитологическим доказательством этой инактивации. Например, кошки с черепаховой окраской, имеющие чередующиеся участки черной и желтой шерсти, почти всегда бывают самками. Котята-самцы у матерей черепаховой окраски бывают либо желтыми, либо черными, ген уе!!ою соа! (С ), определяющий желтую окраску шерсти, является аллелем гена Ыас)с соас (С ), определяющего черную окраску шерсти. Пятнистая черепаховая окраска самок (генотип Сг7Се) обусловлена случайной инактпвацией Х-хромосом в раннем периоде развития. Клеточные клоны — потомки клеток, в которых инактивирована хромосома с геном Се, дают участки желтой шерсти, а те, в которых инактивирована хромосома с геном Сг,— участки черной шерсти.
Изредка встречаются самцы черепаховой окраски, оии всегда обладают хромосомным набором ХХУ и имеют одно тельце Барра в каждой из соматических клеток. Женщины, гетерозиготные по генам, сцепленным с полом, являются мозаиками. Например, сцепленная с полом мутация эктодермальной дисплазии, обусловливающая отсутствие зубов, вызывает мозаицизм у гетерозиготных по ней женщин. У таких женщин на некоторых участках челюстей нет зубов; на теле чередуются участки кожи с присутствием и отсутствием потовых желез (рис. 17.20).
Для женщин, гетерозиготных по сцепленному с полом гену гемофилии, характерна высокая степень изменчивости по количеству вырабатываемого организмом фактора свертываемости крови. Его количество варьирует от 20; до 100;; нормального и, возможно, определяется случайностью инактивации Х-хромосомы в относительно небольшом числе клеток, предшественников клеток крови. Механизм инактивацни Х-хромосом неясен. Нормальные аутосомные гены окраски шерсти у мышей, транслоцированные в Х-хромосому, приобретают способность к инактнвации. Самцы, несущие такую Х-хромосому с транслокацией и гомозиготные по аутосомному мутант- ному гену окраски, имеют нормальную окраску шерсти благодаря активности транслоцированного гена дикого типа.
Однако шерсть самок, гетерозиготных по Х-хромосоме с транслокацией, состоит из участков с нормальной и мутантной окраской. Очевидно, аутосомный ген под- 17. Генетический анализ развития 277 Рис. 17.20. Три поколе- ния женщин из одной семьи, гетерозиготных по мутации, вызываю- щей аигидротнческую эктодермальвую дис- плазию (две последние женщины являются идентичными близнеца- ми). У этих женшин отдельные участки ко- жи (на рисунке выде- лены цветом), где ал- лель лнкого типа инак- тивирован, лиьпевы по- товых желез; осталь- ная кожа, где ииакти- вирован мутантный ал- лель, является нор- мальной. (По Е.)ь1о- уйзЫ, Нцшап Сьеце1!сз, Масш1Пап, )Чеьч 'ь'огх, 1977.) Мать дочь Внучки.близньжл вергается инактивации из-за своей локализации в другой хромосоме.
Это предполагает, что дозовая компенсация структурных генов у млекопитающих не затрагивает регуляторные сайты, тесно сцепленные со структурными генами Х-хромосомы. Напротив, Х-хромосома млекопитающих должна иметь один (или более) сайгон, где инициируется инактивация. После осуществления выбора хромосомы для инактивации конденсация этой хромосомы предупреждает экспрессию всех присутствующих в ней генов. Определение пола у млекопитающих Развитие пола у млекопитающих — процесс, состоящий из двух этапов (рис. 17.2!). Прежде всего хромосомный состав ядра определяет половую дифференциацию гонад, которые развиваются либо в семенники (ХХ!2А), либо в яичники (2Х(2А). Если образуются семенники, онн выделяют гормон тестостерон, циркулирующий по эмбриону и вызывающий развитие соматических клеток по мужскому типу.
Напротив, если образуются яичники, отсутствие тестостерона приводит к тому, что клетки развиваются по женскому типу. Целый ряд данных указывает на то, что образование семенников является прямым результатом действия генов, расположенных в У-хромосоме. Прежде всего как у мыши, так и у человека нерасхождение хромосом ведет к появлению зигот ХО!2А (см.
гл. 3), которые развиваются по женскому типу и образуют яичники (у человека в этом случае яичники недоразвиты, что будет обсуждаться ниже). С другой стороны, в результате нерасхождения образуются также зиготы ХХХ(2А, которые развиваются по мужскому типу и дают самцов, имеющих семенники 278 Экспрессия генетического материала Время Рнс. 17.21. Временная связь событий, связанных с определением пола у млекопитающих.
(По Мс Саггеу./.К., АЬЬоп 17.К., 1979. Ааи (п Оепе1. 20, 217.) (сперматогенез отсутствует). У человека описаны случаи появления кариотипа ХХХХХ, при этом развитие идет полностью по мужскому типу (происхождение подобных кариотипов является предметом обсуждения). Эти данные свидетельствуют о том, что у млекопитающих в отличие от дрозофилы пол не регулируется соотношением Х/А; определяющую роль у них играет Ъ'-хромосома. Прямое доказательство того, что определяющие пол гены находятся в У-хромосоме, получено путем изучения наследования доминантного признака лех-гесегзей (Яхг) у мышей. Наличие гена Яхг приводит к тому, что зиготы с двумя Х-хромосомами развиваются по мужскому типу с образованием семенников (сперматогенез отсутствует). У таких самцов происходит инактивация одной Х-хромосомы, и они являются мозаиками по генам, сцепленным с полом (рис.
17.22). Сначала предполагалось, что бхг — аутосомный ген, поскольку он не сцеплен с Х-хромосомой, а хариотип самцов бхг включае~ две Х-хромосомы и не имеет У- хромосом. Однако целый ряд открытий, которые оказались возможными благодаря применению новых методов работы с ДНК, показали, что наследование мутации Яхг носит иной характер. В отличие от млекопитающих, где гетерогаметный пол-самцы (ХУ), у многих видов пресмыкающихся и птиц гетерогаметным полом являются самки (г.%), а гомогаметным — самцы (л.л.).
Взаимосвязь между этими двумя типами механизмов определения пола и пути эволюции каждого из них не выяснены. Лалджи Сингх и Кеннет Джоунс показали, что ДНК самок змеи содержит простую повторяющуюся последовательность, количество которой в ДНК самок гораздо больше, чем в ДНК самцов. Используя центрифугирование в градиенте СзС1, им удалось выделить фрагменты ДНК, содержащие эти повторы (и другие менее часто повторяющиеся последовательности, перемежающиеся с ними), идентифицировав их как минорную сателлитную ДНК по отношению к основной фракции геномной ДНК. Когда эти фрагменты ДНК пометили радиоактивной меткой и гибридизовали с препаратом митотических хромосом самок змеи, положительный результат был получен только с %-хромосомой.
Интересно, что эта сателлитная ДНК специфически связывается с ДНК особей гетерогаметного пола других рептилий, птиц и даже мышей 279 17. Генетический анализ развития Рис. 17.22. Самец мыши генотипа ХХ зех-гееегзеа 1вхг). Неравномерность окраски обусловлена присутствием двух Х-хромосом, несущих различные аллели, н ннактнвацней одного нз них в различных участках кожи, 1Сош1езу о1 Н Н.
два)е, 1. ув, Оогаоп, з'а1е 1)п)чегв)гу.) и человека. Еще больший интерес представляет тот факт, что зта ДНК гибрндизуется с политенными хромосомами ВговорМа, маркируя соответствующий район Х-хромосомы. Использование методов генетической инженерии позволило клони- ровать нуклеотидные последовательности мыши, комплементарные сателлитной ДНК змеи. Сингх и Джоунс показали, что эти последовательности гибридизуются с околоцентромерным участком У-хромосомы мыши и не гибридизуются с Х-хромосомой из препаратов митотических хромосом нормальных мышей-самцов. Напротив, в митотических хромосомах мьппей ХХ 5хг эти пробы гибридизуются с концом одной из Х-хромосом. Следовательно, признак 5хг определяется Х- хромосомой, несущей гены, которые детерминируют мужской пол и обычно находятся в У-хромосоме.
Если аномальная Х-хромосома, несущая гены, которые детерминируют мужской пол, действительно определяет фенотип зех-геев гзеа, можно ожидать, что отцы мышей фенотнпа зех-гесегвеа' также будут иметь аномальную Х-хромосому. Однако в действительности дело обстоит иначе. Гибридизация пробы митотических хромосом самцов 5хг показывает, что они имеют нормальную Х-хромосому и аномальную 1'-хромосому. Эта аномальная У-хромосома содержит два района, гибридизующихся с сателлитной ДНК змей: один вблизи центромеры, как у нормальной т'-хромосомы, а другой у дистального конца. Исследование хромосом в метафазе мейоза при сперматогенезе самцов 5хг показывает, что между аномальной х'-хромосомой и Х-хромосомой иногда происходит нереципрокный кроссинговер, в результате чего возникает аномальная Х-хромосома, присутствующая у самцов ХХ 5хг 1рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
