Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 64

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 64)

17.23). Такой способ передачи свидетельствует о том, что опре- 2ВО Экспрессия генетического материала х "Х'Яла 1 ххз О' дномальмай Хтзлгам Носмааль ххах Нормальная хт сг Нормальнмй Плодовмаая Бссояоянмй Рис. 17.23. Наследование гена зех-герегзеа у мышей. А. Профаза мейоза в сперматогенезе у самца мыши генотипа Х'т ядг. Аномальная 'т'-хромосома имеет послеловательности, гибридизуюшиеся с сателлитной ДНК змей вблизи центромеры и у конца (выделены дветом). Концевое спаривание хроматид Х и т', вероятно, происходит нормально.

В данном случае такое спаривание может принести х кроссинговеру, в резудьтате которого терминальные гены, определнющие мужской пол, Пнодовмамй Плодовнмай будут перенесены в Х-хромосому. Гм Мегафаза первого деления мейоза. В. В результате второго деления мейоза образуются четыре типа сперматозоидов. Г. Зиготы, полученные при оплодотворении яйцеклеток, несущих Х-хромосому.

Поскольку в потомстве появляются самцы, несущие и не несущие мутацию Яхт, и самки с фенотипом зех-герегзеа и нормальные, вначале было высказано предположение об аутосомном ломииантном наслеловании этой мутации. 17. Генетический анализ развития 281 деление мужского пола является следствием наследования части У-хромосомы, гибридизующейся с сателлитной ДНК змеи. Какова бы ни была природа находящихся в У-хромосоме генов, определяющих мужской пол, они необходимы для того, чтобы недифференцированные гонады эмбриона развивались как семенники, что является первым шагом в развитии самца В отсутствие процессов, вызывающих развитие семенников, недифференцированная гонада развивается как яичник.

Зародышевые клетки возникают у раннего эмбриона в месте, удаленном от зачатка, который дает начало самостоятельной гонаде — половой складке. Во время раннего эмбриогенеза примордиальные клетки ми~рируют к половой складке, где они участвуют в образовании недифференцированной гонады. После определения пола соматической гонады дифференцировка функциональных ооцитов или сперматоцитов зависит от набора половых хромосом самих зародышевых клеток. Хромосомный механизм дозовой компенсации играет важную роль в дифференцировке зародышевых клеток.

Как у человека, так и у мыши развитие нормального ооцита, вероятно, требует наличия двух активных Х-хромосом. Либо в женских половых клетках не происходит инактивации Х-хромосомы, либо инактивированная Х-хромосома в ооцитах реактивируется. Как уже упоминалось, у человека зиготы ХО развиваются по женскому типу, однако происходящий при этом аномальный оогенез приводит к дегенерации яичников. У мыши зиготы с генотипом ХО также развиваются как самки, и у молодых особей сначала происходит нормальный оогенез, однако затем яичники дегенерируют. Таким образом, для поддержания нормальной плодовистости самок, вероятно, необходимы две активные Х-хромосомы.

Нормальный сперматогенез требует инактивации одной из Х-хромосом в первичных сперматоцитах, где цитологически эта хромосома обнаруживается в виде инертного тельца Барра В сперматоцитах особей человека и мыши, имеющих генотип ХХУ, или у мышей генотипа ХХ 5хг инактивируется только одна из Х-хромосом, поэтому функционально активная сперма не образуется. Очевидно, Х-хромосома несет один или более генов, экспрессия которых при нормальном сперматогенезе должна отсутствовать. Как отмечалось ранее и показано на рис. 17.21, развитие вторичных, или соматических, половых признаков является следствием половой дифференцировки гонад, что в свою очередь определяется набором половых хромосом. Развивающиеся семенники выделяют тестостерон, гормональный сигнал, вызывающий развитие по мужскому типу.

В отсутствие этого сигнала развитие происходит по женскому типу. Развитие по мужскому типу находится под контролем единственного сцепленного с Х-хромосомой гена (3~гт ' ), обусловливающего образование связывающегося с тестостероном белка, который присутствует в цито- плазме всех клеток как у самцов, так и у самок. Этот белок выполняет функцию регулятора, который активируется, связывая тестостерон 1молехулу-эффектор).

Затем комплекс белок — тестостерон входит в ядро и активирует гены, необходимые для дифференцировки по мужскому типу. У нескольких видов, включая человека, известна мутация гена 7ут, вызывающая синдром, называемый тестикулярной феминизацией. Клетки мутантных эмбрионов генотипа 71т/Ъ' совершенно нечувстви- 282 Гонада Вольфов проток Мюллеров проток Мочевой пузырь Мочелала синус Мочеиспускательный канал Недифференцированная стадия ХХ или ХУ Нормальный ХХ Нормальный ХУ Кастрированный ХХ или ХУ Кастрированный ХУ + мстостерон ХУ + тестикулярная феминизация тельны к маскулинизирующему действию тестостерона; вследствие этого все внешние вторичные половые признаки зародыша развиваются не по мужскому, а по женскому типу.

Однако вместо яичников у таких особей развиваются семенники, которые подавляют развитие фаллопиевых труб и матки, секретнруя другой мужской половой гормон, известный как т-фактор, что приводит к появлению слепого влагалища (рис. 17.24). Рис. 17.24. Схема, по- казывающая роль те- стостерона во вторич- ной половой детерми- нации репродуктивных органов человека. Во- льфов проток 1му- жской) показан серым цветом, мюллеров про- ток (женский) — на ри- сунке имеет темный цвет; мочеполовой си- нус, включающий мо- чевой пузырь и мо- чеиспускательный канал- светлые.

Два овальных образова- ния — гонады; недиффе- ренцированные гопады (пустые), яичники )за- полненные мелкими кружками) и семенники (содержалтие канвльца). (По Ойдо Ры 1971. )Ча1цю, 234, ! 34.) Экспрессия гененшческого матлернала 283 17. Генетический анализ развития Как и клетки ХЪ', клетки ХХ продуцируют рецептор тестостерона и способны реагировать на присутствие этого гормона. Введение тестостерона в зародыши генотипа ХХ нли кастрированные зародыши ХУ вызывает развитие всех внешних вторичных половых признаков самца. Однако вследствие отсутствия у-фактора у таких эмбрионов развиваются как женские, так и мужские половые пути, что приводит к гермафродитизму.

Таким образом, сейчас начинает складываться связанная картина полового развития у млекопитающих. Благодаря изучению фенотипического проявления мутаций Яхг и фи этот процесс стал понятен в общих чертах. Однако для полного понимания этого процесса предстоит выяснить еще многие детали. Механизмы генетической регуляции Молекулярные механизмы, лежащие в основе примеров генетической регуляции, описанной в этой главе, в основном неизвестны. Однако генетический анализ сложных процессов развития позволил идентифицировать гены, играющие важную — возможно, даже главную — роль в процессах развития, как, например, гены ВХ-С у дрозофилы или Тлокус у мыши. Генетические исследования помогают понять сложность генетических регуляторных механизмов, управляющих процессами развития, и сформулировать гипотезы, касающиеся их функций.

Методики, использующие рекомбинантную ДНК, в настоящее время применяются для клонирования генов„играющих важную роль в процессе развития. С помощью этих методов изучают структуру генов и транскрипцию в отдельных клетках развивающегося зародыша. Первые результаты таких исследований мьз обсуждали в гл. 1б при рассмотрении генов глобина человека. Вскоре появятся новые результаты. Донолнение 173. Мйтотическая: рекоыбанация Митотическую рекомбннацию между иесестринскими хроматидами можно индуцировать путем рентгеновского облучения клеток на стадии О2 клеточного цикла (см.

гл. 1). Индуцированная митотическая рекомбннация обычно происходит как обмен центромерного гетерохроматина, что в следующем митозе может привести 1в половине случаев) к появлению двух дочерних клеток, гомознготных по тем плечам хромосомы, по которым материнская клетка была гетерозиготной. Если материнская клетка гетерозиготна по ауто- сомным рецессивным мутациям, влияющим на развитие признаков взрослого организма †так, как, например, для дрозофилы, форма щетинок, цвет кутикулы, илн цвет глаз, — на фоне гетерозиготных клеток появляются клоны, полученные от гомозиготиых дочерних клеток.

Как показано на рис. 17.25, митотическая рекомбинации, индуцироваиная в глазном имагинальном диске, гетерозиготном по двум различным аллелям локуса и4исе, приводит у имаго к образованию глаза, состоящего из двух клонов (располо- со со сс сс со сс/со со/ „со Рнс. 17.25. Мнтотнческая рекомбинацня в Х- хромосоме дрозофнлы. Когда мнтотическая рекомбинация происходит в клетке глазного нмагннального диска, нормальное расхождение хромосом в мнгозе приводит к развитию глаза с «париымн пятнами». Аллеяи сс и со — принадлежат локусу ссрдге! глаза особи ж/ю" имеют темно-красный цвет. женных рядом пятен), каждый из которых гомозиготен по одному из этих аллелей сс)!!ге. Индуцированная ренгеновским облучением митотическая рекомбинация дает исследователям удобный метод изучения действия генов в процессе развития.

Время облучения в процессе развития можно контролировать таким образом, что по эффекту митотической рекомбинации на признак взрослого организма определяется момент времени, когда было произведено изменение генотипа клетки. Митотическая рекомбинация„возникающая вследствие рентгеновского облучения, происходит в клетках развивающегося организма случайным образом, поэтому для того„чтобы найти клоны в интересующих исследователя органах (например, в глазах — см. рис.

!7.25), необходимо проанализировать большое количество особей. Митотическая рекомбинация была использована для того, чтобы установить, требуется ли ген Рос только на стадии эмбриогенеза для определения экспрессии генов ВХ-С или же ои необходим и на Экспрессия генетического материала Заметные различия в форме н размере пятен в задней н передней части глаза свидетельствуют о влиянии положения клеток на нх прояиферацию в процессе развития.(По !1бЯ!пьес Д., !972.

Характеристики

Список файлов книги