Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
которого утрачена большая часть генов комплекса bithorax У мутантов все
парасегменты, расположенные сзади от Р5, сходны с Р5. [С любезного
разрешения Gary Struhl; А - перепечатано (с разрешения) из Nature, 293,
36-41, Copyright 1981, Macmillan Journals Limited ]
дающую представление о роли гомеозисных селекторных генов.
Личинки, дефектные по всем генам комплекса bithorax, обладают
относительно простым строением: голова и передняя часть груди до
парасегмента Р4 нормальны, но все остальные 10 парасегментов приобретают
свойства парасегмента Р4. Частичные делеции в комплексе bithorax приводят
не к столь серьезным трансформациям: например, Р5 и все остальные
парасегменты, расположенные впереди, могут выглядеть нормальными, а
парасегменты, расположенные от Р5 сзади, превращаются в Р5 (рис. 16-65).
Эти наблюдения, а также аналогичные находки в отношении комплекса
Antennapedia иллюстрируют существенную роль гомеозисных селекторных генов
в определении различий между парасегментами: при отсутствии этих
последних генов такой дифференцировки парасегментов не происходит.
16.5.11. Гомеозисные селекторные гены кодируют систему молекулярных
адресов [44, 55]
Как и гены сегментации, гомеозисные селекторные гены впервые активируются
на стадии бластодермы. Поскольку вся ДНК комплексов Antennapedia и
bithorax была клонирована, в настоящее время с помошью гибридизации in
situ и имеющихся ДНК-зондов можно выявить последовательность транскрипции
всех гомеозисных селекторных генов. Выводы из этих исследований
удивительны: на первый взгляд каждый гомеозисный селекторный ген
экспрессируется нормально только в тех участках, которые развиваются
аномально, т. е. как будто они находятся не на своем месте, когда этот
ген мутирует или отсутствует. Это кажущееся отсутствие логики позволяет
рассматривать продукты селекторных генов как молекулярные адреса. Каждый
парасегмент обладает собственным набором таких адресов, и если адреса
изменены, то парасегмет ведет себя таким образом, как если бы он
находился в другом месте. Активация гомеозисных селекторных генов
контролируется генами сегментации, и поэтому характер экспрессии
гомеозисных селекторных генов совпадает с границами парасегментов,
определяемых продуктами генов pair-rule и полярности сегментов. Таким
образом, сочетание продукта определенного гомеозисного селекторного гена
(или набора таких продуктов) с определенными продуктами генов полярности
сегментов надежно определяет единственный адрес, которым обладают только
клетки одного из участков данного сегмента.
16.5.12. Продукты гомеозисных селекторных генов участвуют в регуляции
экспрессии этих генов [56]
Как и в случае генов сегментации, характер экспрессии гомеозисных
селекторных генов с момента появления транекриптов в бластодерме
претерпевает сложные настройки и с определенного момента в пределах
каждого парасегмента приобретает свои строго определенные черты;
окончательный характер экспрессии устанавливается только после завершения
гаструляции. На рис. 16-66, А указывается характер экспрессии на стадии
удлинения зародышевой полоски, т. е. примерно через 5 ч после
оплодотворения (ем. рис. 16-55).
Этот характер частично изменяется в результате взаимодействия нескольких
гомеозисных селекторных генов. Если гомеозисные селекторные гены
расположены по порядку, начиная с генов, экспрессирующихся на головном
конце, и кончая генами хвостового конца, то, следовательно, каждый ген
этой серии репрессируется продуктами последующих ее
123
Хромосоме
Deformed
Комплекс Ant nnepe tu
Sex ссгЫ> reduced
bittnjray
Antenruvedm
LHvabttЛога"
Рис. 16-66. А. Характер экспрессии генов в комплексах Antennapedia и
bithorax в зависимости от их хромосомной локализации. Обратите внимание,
что последовательность генов в каждом из хромосомных комплексов
соответствует пространственной последовательности, с которой
экспрессируются эти гены. Б. Характер транскрипции гомеозисных
селекторных генов через 5 ч после оплодотворения. Все эти гены, за
исключением гена caudal, расположены в комплексах Antennapedia и
bithorax, и все они на этой стадии экспрессируются, по-видимому, в
доменах парасегментов. Большинство этих генов активно экспрессируется по
меньшей мере в одном парасегменте (выделены наиболее темным цветом) и на
менее высоком уровне в некоторых соседних парасегментах: там. где
присутствие транскрипта необходимо для проявления
нормального фенотипа (более светлый цвет) и там, где транскрипты не нужны
(самый светлый цвет). (Б - из М. Akam, Development, 101, 1-22, 2987; с
изменениями.)
членов. Таким образом, в отсутствие продуктов последующих генов любой
данный ген в этой серии будет характеризоваться высоким уровнем
экспрессии как в своем обычном домене, так и в парасегментах,
расположенных позади этого домена. Такое расположение генов,
соответствующее их пространственной экспрессии и контролируемое
взаимосвязями, отражено последовательностью, в которой они расположены
