Молекулярная биология клетки. Том 4 - Албертс Б.
Скачать (прямая ссылка):
В результате детерминации клетки данного компартмента приобретают «адрес», представленный определенным сочетанием активностей контролирующих генов. Изменение активности одного из таких генов может изменить адрес какого-то из компартментов, и тогда пролиферация его клеток приведет к образованию совершенно иного участка тела. Комбинаторный метод детерминации позволяет использовать контролирующие гены очень экономно; например, один и тот же генетический материал может определять различия между передней и задней частями в нескольких разных имагинальных дисках. Так, мутация engrailed превращает не только заднюю половину крыла в переднюю часть ноги, но и заднюю часть ноги в переднюю половину крыла. Как мы уже видели, тот же принцип использован у личинок: один и тот же набор генов действует во многих последовательных; сегментах, формируя их по одной и той же общей схеме; эти гены определяют отличие передней части сегмента от задней и т. п., тогда как другой набор генов контролирует различия между разными сегментами. Совместное действие нескольких групп генов позволяет определить подробный «адрес» каждой клетки.
В принципе, если имеется п контролирующих генов, каждый из которых может быть активным или неактивным, то их можно использовать в разных комбинациях для определения 2" различных состояний клеток («адресов»), точно так же как сочетанием всего лишь четырех слов, выбранных из четырех пар альтернатив-передний/задний, проксимальный/дистальный, дорсальный/вентральный и крыло/нога,- мы можем определить любой из 24 различных компартментов.
15.4.14. У дрозофилы пределы пролиферация клеток
не определяются числом делений: быстро растущие клоны способны заполнить свой компартмент почти полностью, но не могут увеличить его размеры [29, 30]
Мы уже видели, как можно, облучая гетерозиготных мух Minute (М/М + ), создать клоны М + /М + , которые делятся быстрее окружающих клеток. Такие быстро растущие клоны достигают большой величины и могут заполнить почти весь свой компартмент. И тем не менее размеры и строение такого компартмента не отличаются от нормы; например, величина и форма правого
и левого крыльев почти одинаковы даже в том случае, если только одно из них содержит клон М + /М + . Когда при образовании структур взрослого организма на фоне медленно растущей ткани образуются несоразмерно большие участки быстро растущих клеток, эти клетки совершают больше делений, чем если бы все клетки делились с одинаковой скоростью. Напротив, медленно растущие клетки в этом случае делятся меньше, чем в случае конкуренции за пространство с такими же медленно растущими клетками. Число делений для клеток обоих типов аномально; очевидно, пролиферация клеток просто продолжается до тех пор, пока весь компартмент не достигнет нормальной величины,-клетки не отсчитывают определенного числа делений, после которого их пролиферация прекращается. Из этого следует, что размеры компарг-мента у дрозофилы определяются не детерминированным числом делений, а каким-то пространственным сигналом, извещающим клетки о том, что структура, в пределах которой они растут, достигла нормальных размеров. Вероятно, такой сигнал возникает в результате межклеточных взаимодействий и зависит от расстояний, разделяющих клетки.
15.4.15. У позвоночных детерминация клеток сходна с их детерминацией у дрозофилы [31]
Вероятно, исследования на дрозофиле могут пролить свет и на молекулярные механизмы развития других животных. Если этн исследования приведут к успеху, будем ли мы понимать только развитие мухи или же выявленные принципы окажутся универсальными - применимыми, в частности, и к позвоночным? Тех, кто надеется на открытие универсальных принципов, должно несколько обескуражить то обстоятельство, что у позвоночных практически не известно четких примеров гомеозисных мутаций или границ между ком-партментами. Но это может и не означать, что их нет вообще. Возможно, что у дрозофилы они просто легче выявляются.
Можно думать, что у позвоночных детерминация клеток все же, по существу, аналогична их детерминации у дрозофилы. У позвоночных явления, кое в чем сходные с детерминацией имагинальных дисков у дрозофилы, можно продемонстрировать в опытах с пересадкой ранних эмбриональных зачатков. Сомиш раннего куриного эмбриона можно задолго до начала их дифферен-цировки трансплантировать из одного положения в другое. Сомиты шеи и груди на этой стадии практически неразличимы, однако после пересадки грудных сомитов в область шеи они образуют грудные позвонки с ребрами, а шейные сомиты после пересадки в область будущей грудной клетки образуют типичные шейные позвонки.
Обычно у позвоночных трудно разделить во времени процессы детерминации и дифференцировки, как это удается в опытах с имагинальными дисками дрозофилы при выдерживании их в брюшке взрослой мухи. Однако н у позвоночных встречаются клетки, которые в течение всей жизии животного остаются детерминированными, ио не дифференцированными. Таковы, в частности, стволовые клетки, например клетки костного мозга или базального слоя эпидермиса: в результате их пролиферации непрерывно образуются клетки, которые затем и внешне дифференцируются определенным образом, например превращаются в зрелые элементы эпидермиса или в клетки крови (см. гл. 16).
