Молекулярная биология клетки. Том 4 - Албертс Б.
Скачать (прямая ссылка):
границей (компартмент), является поликлоном, т. е. состоит из нескольких полных клонов.
Границы компартментов лучше всего выявляются с помощью следующего генетического приема. У мутантов Minute дрозофилы пролиферация клеток происходит очень медленно. Мутация Minute доминантная, и поэтому гетерозиготные клетки с генотипом М/М+ пролиферируют медленнее, чем гомозиготные с генотипом М+/М + . Путем скрещивания можно получить мух, у которых локус Minute тесно сцеплен с локусом рецессивной маркерной мутации multiple wing hairs (mwh). Гетерозиготы M mwh+ /М f mwh имеют нормальные волоски на крыльях и растут медленно. С помощью рентгеновских лучей у этих мух можно получить рекомбинантные клоны с генотипом М + mwh/M + mwh. Эти клоны будут расти гораздо быстрее окружающей ткани, что можно легко увидеть благодаря аномальным волоскам на крыльях. И даже если такие клоны были индуцированы на сравнительно поздней стадии развития, все же оказывается, что клетки М+ mwh/M+ mwh занимают
Разделение крыла на компартменты Быстро рестущий клон
не переходит границу компартментов
значительную часть крыла (рис. 15-35). Одиако граница, проходящая по середине крыла, строго соблюдается: каждый клон лежит полностью в пределах передней или же задней половины крыла, и разделяющая линия остается прямой и четкой. Нельзя ли объяснить такое поведение клеток наличием в имагинальном диске складки или иного механического барьера, ограничивающего рост клона? При тщательном микроскопическом исследовании не было получено никаких данных в пользу этого предположения. Граница ком-партментов не совпадает, например, ни с центральной жилкой крыла, ни с какой-либо иной ясно видимой структурой. Создается впечатление, что уже на ранней стадии развития клеток имагинального диска возникает какое-то различие в их внутренних свойствах: клетки подразделяются на две категории и размножение каждой из них строго ограничивается пределами передней или задней половины крыла. Иными словами, клетки очень рано детерминируются как будущие элементы той или другой части этого органа.
Рис. 15-36. Жужжальце мутанта bithorax (Б) в сопоставлении с нормальным крылом н нормальным жужжал ьцем (Л). Передний компартмент мутантного жужжальца превратился в передний компартмент крыла (А-с любезного разрешения Peter Lawrence; Б-из F.Н.С. Crick, Р.
A. Lawrence. Science, 189, 340-347,
1975.)
15.4.12. В клетках различных компартментов активны разные группы генов [29]
Как же различия в свойствах клеток могут приводить к образованию в крыле столь четкой разграничительной линии? Возможно, что клетки, детерминированные одинаковым образом, слипаются между собой сильнее, чем с клетками, детерминированными по-иному. В этом случае резкая граница была бы результатом своего рода «поверхностного натяжения», подобно поверхности раздела между водой и маслом. Эту гипотезу подкрепляют результаты опытов с перемешиванием различных групп клеток имагинальных дисков в культуре: в таких опытах можно было наблюдать самосортировку и преимущественное слипание клеток из одной и той же группы.
Другие, еще более веские данные в пользу различий в клеточной детерминации были получены в генетических исследованиях. Оказалось, например, что мутация engrailed затрагивает только клетки, образующие заднюю половину имагинального диска (это касается крыловых дисков и некоторых других), превращая их в клетки «переднего» типа; в результате этого задняя половина крыла, например, развивается почти как зеркальное отражение передней половины. Другая мутация, bithorax (принадлежащая, между прочим, к рассмотренному ранее комплексу bithorax), превращает переднюю половину жужжальца (небольшого шишкообразного балансира, играющего важную роль в стабилизации полета и находящегося позади крыла) в переднюю половину крыла (рис. 13-36). Проявления гомеозисных мутаций подобного типа указывают на то, что в норме в клетках передней и задней частей имагинальных дисков активны разные группы генов.
Передняя половина жужжальца, трансформированная в переднюю половину крыла К-0,5 мм-Я
Жужжальце- 'крьйю И—1 мм-#
А
15.4.13. Детерминация осуществляется «комбинаторным» способом [29]
Описанные выше наблюдения послужили стимулом для поиска других границ компартментов, и такие границы были найдены. Например, в имагиналь-ном диске крыла (из которого образуется не только крыло, но и близлежа-щии участок груди -нотум, или спинка) идентифицированы по меньшей мере три границы, в результате пересечения которых образуется не менее восьми отдельных компартментов (рис. 15-37). Подобные системы компартментов были обнаружены в глазо-антеннальном участке, в ноге и в других местах.
Анализ клонов позволяет устанавливать не только существование компартмента, но и время его детерминации. Если мутантный клон возник в результате рентгеновского облучения уже детерминированных клеток, его пролиферация ограничивается пределами того или другого компартмента. Если же клон образовался до детерминации, мутантные клетки могут оказаться в обоих компартментах-граница между ними не соблюдается. Таким образом было показано, что раньше всего возникает граница между передней и задней частями крыла, тогда как подразделение на дорзальную и вентральную части и на проксимальную и дистальную области (крыло/нотум) происходит позднее. Создается впечатление, что состояние детерминации клеток в любой из частей тела мухи определяется последовательным рядом выборов между альтернативными путями развития, соответствующими различным дискам и различным компартментам внутри дисков. Гомеозисные мутации затрагивают контролирующие гены, которые регистрируют тот или иной выбор, а затем реализуют соответствующий путь.
