Айала, Кайгер - Современная генетика - т.2 (947305), страница 72
Текст из файла (страница 72)
(По Соей Р УС, Нате«со» 1 Е, !982 СУсовепес. Сей. Пепе!., 32, 1П вЂ” 120» Уй»»э ТВ., М«А)РС»е Р У., 1982. Сугсйееег. Сей. Севе!., 32. 221-245.) 18. Генетика соматических клеток: картирование генома 321 Таблица 18.9. Количество ДНК, содержащейся в различных хромосомах чело- нека Дона ДНК от общего коннчестна Длина ДНК !!Оа н.н) аутосомной ДНК,; Хромосома По Яонтегн КМ.
!1982). Сугояеоеа. Сей Сене!., 32, 52-57. Трансфекция и наследственные болезни Методы переноса генов потенциально приложимы к лечению наследственных аномалий человека. Например, ген, кодирующий нормальный гемоглобин, мог бы быть передан человеку, страдающему серповидно- клеточной анемией, болезнью, вызванной присутствием аномальной )3- глобиновой цепи. Если нормальный ))-глобиновый ген будет введен в стволовые клетки, которые дают начало эритроцитам, то последние смогут синтезировать нормальный гемоглобин. Таким образом, индивидуум будет «вылечен», Устранение генетических дефектов генома с помощью трансфекции нормальными генами представляется делом отдаленного будущего.
Одна из основных трудностей — это низкая эффективность трансфекции. Даже в наиболее удачных случаях доля трансформированных клеток очень мала. Более того, пока трансфекция проводится с культурами клеток, а не с целыми тканями живых организмов, что потребуется для исправления генетических дефектов.
! 2 3 4 5 6 7 Х 8 9 1О 11 12 13 14 15 !б !7 18 20 !9 т' 22 2! 4,32 4,22 3,49 3,34 3,26 3,02 2Д7 2,70 2,55 2,37 2,33 2,38 2,35 1,86 1,80 1,69 1,55 1,49 1,40 1,20 1,08 0,92 0,86 0,82 249 243 202 193 184 173 160 154 !46 137 136 137 134 110 103 100 93 85 81 67 62 53 52 48 Экспрессия генетического материала О якобсены Трансформация культур клеток с помощью ДНК недавно привела к открытию генов, участвующих в канцерогенезе. Эти гены называют оикогенами.
Некоторые формы раковых заболеваний имеют явно выраженную генетическую природу. Характер наследования указывает на то, что заболевание может определяться одним геном. В качестве примера подобного заболевания можно привести ретинобластому, наследуемую по доминантному типу. Это заболевание проявляется в детстве как раковое поражение одного или двух глаз, которое быстро переходит на мозг, что прн отсутствии лечения приводит к ранней смерти больного. Хотя известны многие виды раковых заболеваний, наследование которых подчиняется законам менделевского расщепления признаков, все они достаточно редки и охватывают лишь незначительную долю людей больных раком. Более распространенные формы рака не имеют такой четко выясненной генетической природы, хотя предрасположенность к ним, вероятно, наследуется. На клеточном уровне рак, однако, является определенно генетическим заболеванием.
Раковая клетка передает свои неопластнческие свойства дочерним клеткам. Этим можно объяснить высокую пролиферативную активность раковых тканей. Таким образом, превращение нормальной клетки в раковую связано с какими-то генетическими изменениями. Это подтверждается экспериментами, в которых раковые клетки передавали свои свойства нормальным клеткам в культуре при трансформации последних хромосомной ДНК нз раковых клеток (рис.
18.21). Другим подтверждением генетической природы рака более общего порядка служит тот факт, что онкогенные вирусы, вызывающие рак, при превращении клетки в раковую оказываются встроенными в ее геном. Такое превращение клетки или ткани называется раковой трансформацией.
Этот термин не следует путать с термином «генетическая трансформация», которая обозначает включение ДНК в геном после попадания свободной ДНК в клетку. Ретровирусы, вызывающие раковую трансформацию, это РНКюодержащие вирусы. С помощью фермента ревертазы они способны синтезировать ДНК-копии в ходе так называемой обратной транскриицтг.
Этн ДНК-копии способны встроиться в геном клетки. Интегрированная копия называется провирусом. Некоторые ретровирусы, известные как активно трансформирующие вирусы, высоко онкогенны. Они вызывают неопластические заболевания у зараженных ими животных. В культуре клеток зти вирусы вызывают трансформацию клеток, протекающую с высокой эффективностью. Около 20 таких вирусов было выделено из крыс, мышей, обезьян, кошек, цыплят и индюков 1например, вирусы саркомы Харвея и саркомы Малани выделены из крыс и мышей соответственно).
Кроме генетической информации, необходимой для своей собственной репликации, эти вирусы несут специфические гены, называемые онкогенами, ответственными за их способность вызывать раковую трансформацию. Сейчас известно около 15 генов опс, включая ген вгс вируса саркомы Рауса, поражающего кур, ген тол вируса саркомы мышей и ген гав вируса саркомы крыс. Недавние исследования показали, что онкогены гомологичны по некоторым последовательностям ДНК нормальных клеток млекопитающих, не инфицированных ретровирусами. Это открытие лежит в основе 18.
Генетика соматических клеток: картирование генома Рис. 18.21. Клетки, трансформированные ДНК из раковых клеток, Нормальные клетки мыши обрабатывалн ДНК, выделенной нз опухоли. Через две недели образовывался плотный очаг трансформированных клеток, видимый слева. Справа клетки остались не- трансформированными. (Соаггеву ог С!НасЬо 810Ы, К. А. Хгве!пЬегй, МаввасйпвеГГв 1пх01Ше о! Тесйпо!ойу ) двух важных гипотез, относящихся к возникновению рака на клеточном уровне. По одной из этих гипотез онкогены произошли от гомологичных генов, присутствующих в нормальных клетках. В рамках другой гипотезы раковая трансформация является следствием аномальной экспрессии нормального гена. Последняя может наблюдаться не только в случае трансформации, вызванной вирусами, но и при других формах рака. Дополнительным подтверждением гомологии между онкогенами и последовательностями нормальных клеток служит и тот факт, что они, как правило, кодируют аналогичные белки.
Например, онкоген вируса саркомы Рауса кодирует тирозин-специфичную кнназу, обозначаемую ррб0'". Этот белок представляет собой фосфопротеин молекулярной массы 60000. Такой же белок выделяется и из нормальных клеток цыпленка, хотя в этих клетках его количество в 100 раз меньше, чем в раковых.
Использование клонированных фрагментов онкогенов в экспериментах по ДНК-гибридизации выявило гомологию между геном гахн вируса саркомы Харви и геном из клеток карциномы мочевого зг4 Экспрессия генетического материали пузыря человека. Аналогичные результаты получены для гена гахн вируса саркомы Кирштейна и соответствующего гена из клеток карциномы легкогш Сейчас считается общепризнанным, что онкогены произошли в результате встраивания мРНК некоторых клеточных генов в геном ретровирусов.
Трансфекция генов и рак ДНК из клеток карцином мочевого пузыря и легкого (вызываемых генами, гомологичными вирусным онкогенам газ) способна сама по себе индуцировать неопластическую трансформацию в культуре клеток мыши. Наиболее часто в подобных экспериментах используется реципиентная линия клеток мыши, обозначаемая 1Ч1НЗТЗ. При трансформации с помощью ДНК, выделенной из неопластических клеток, клетки 1Ч1НЗТЗ становятся раковыми с частотой 0,05 — 1 трансформаитов на 1 мкг ДНК. Эту трансформацию вызывают препараты ДНК, вьщеленные лишь примерно из 50;г; опухолей, включая как спонтанные, так и индуцированные опухоли различных организмов (таблица 18.101 Твблвцв 1йдб. Гены неопластических клеток, вызывающие раковую трансформацию Чясло вцдуцкрованньп опухолей Тнц клеток Виды животных, доноров ДНК Фактор индукции исходной опухоли Мышь Трансформированные фибробласты Карцинома мочевого пузыря Химическая Спонтанная Химическая » Спонтанная в Карцинома легкого Карцинома молочной железы Карцинома толстой кишки Промиелоцитная лейкемия Нефробласгома Нейробластома Глиобластома Олухолевме предшест- венники В-лимфоцитов Лнмфома В-кдеток Цыпленок Человек Мышь Человек Мышь Человек Мышь Вирусная Спонтанная » Плазмацитома>>мнелома Лимфома Т-клеток Опухолевые зрелые Т-хелперные клетки Саркома Человек Мышь Человек Мышь По Сооре> Ц М.
[19821 зс!евге, 218, 801 — 800. Человек Мышь Кролик Человек Мышь Человек Мышь Человек в Цыпленок Человек Крыса Мышь Человек в Химическая или вирусная Спонтанная в Вирусная Спонтанная Химическая в Спонтанная в Химическая Спонтанная Спонтанная нли химическая, радиационная, вирусная Спонтанная Вирусная Спонтанная Химическая !В. Генетика сомаотческих клеток: картирование генома 325 Еще более важным обстоятельством представляется то, что неопластическая трансформация происходит и при трансфекции клеток линии М1НЗТЗ с помощью ДНК из нормальных клеток. Причиной этого явления может быть аномальная экспрессия нормальных генов, Трансформирующая способность ДНК из нормальных клеток может быть показана в экспериментах двух типов. Во-первых, при использовании для трансформации последовательностей ДНК из нормальных клеток, гомологичных вирусным онкогенам газ и тол, которые способны индуцировать неопластическую трансформацию.
Во-вторых, при трансфекции тотальной геномной ДНК, выделенной из различных нормальных клеток животных. Из нормальных клеток мыши был выделен ген, гомологичный онкогену тоа Этот ген не обладал трансформирующей активностью в тех случаях, когда он был фланкирован последовательностями ДНК из нормальных клеток. Однако после соединения этого гена с вирусными последовательностями, обеспечивающими эффективную транскрипцию, была получена структура, обладающая трансформирующей активностью, не отличающейся от активности онкогена ток Подобные результаты получены для гена, гомологичного газ, выделенного нз нормальных клеток крысы. Далее было показано, что при удалении 5'-последовательности, фланкирующей ген мыши, гомологичный тол, этот ген приобретает трансформирующую активность.
В этом случае трансформирующая активность оказывается в !000 раз ниже, чем при трансформации тем же геном, но соединенным с регуляторными элементами вируса. Эта низкая, но все же достоверная трансформирующая активность, вероятно, объясняется встраиванием донорного гена под кон~роль некоего активного клеточно~о промотора, Эффективная экспрессия встроенного гена приводит к раковой трансформации клетки. Более общее подтверждение присутствия потенциальных онкогенов в нормальных клетках были получено в опытах по трансформации ДНК, выделенной из нормальных клеток цыпленка, мыши и человека.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
