Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
Более того, несмотря на то, что комплекс bithorax определяет характер
девяти парасегментов, он содержит всего 3 гена: Ultrabithorax, abdominal-
A и abdominal-B. Эти гены, как и гены комплекса Antennapedia, необычайно
велики. Для них характерно наличие очень сложных регуляторных
последовательностей. Поэтому с каждого гена образуется набор различным
образом сплайсированных транекриптов. Например, ген Ultrabithorax
содержит примерно 75 ООО пар нуклеотидов, и соответствующие ему
транскрипты в зависимости от стадии развития и расположения данной клетки
в эмбрионе сплайсируются по-разному. Мутации, локализованные в разных
участках в пределах гена, могут воздействовать на разные парасегменты или
на какие-либо части парасегментов. Так, например, мутации, локализованные
в одном из участков гена Ultrabithorax, превращают переднюю половину
жужжальца в переднюю половину крыла (см. рис. 16-72), а мутации другого
участка превращают заднюю часть жужжальца в заднюю часть крыла. Эти
мутации расположены в разных местах и затрагивают разные участки гела,
поэтому одно время полагали, что они соответствуют разным генам; в
результате они получили разные названия - bithorax и postbithorax. К
настоящему времени выяснилось, что многие мутации гомеозисных селекторных
генов, которые влияют на отдельные парасегменты либо части парасегментов,
не являются мутациями различных генов, а могут быть отнесены к различным
участкам одного и того же большого сложного гена (см. разд. 10.3.19).
16.5.18. Многие гены, контролирующие становление пространственной
организации, содержат консервативные последовательности гомеобокса,
кодирующего часть ДНК-связывающего белка [62]
L ____________I
100
Рис. 16-74. Мутантный эмбрион, дефектный по гену extra sex combs (esc),
полученный от матери, у которой также отсутствует этот ген. Все сегменты
трансформированы и напоминают последний брюшной сегмент (сравните с рис.
16-65). У этого мутанта характер экспрессии гомеозисных селекторных генов
(сначала почти нормальный) становится нестабильным и вследствие этого
вскоре наблюдается включение всех данных генов вдоль всей оси тела. (G.
Struhl, Nature, 293, 36-41, 1981.)
Поразительным результатом клонирования гомеозисных селекторных генов было
открытие последовательности примерно из 180 пар нуклеотидов, названной
гомеобоксом; она с небольшими вариациями содержится практически во всех
генах данного типа, а также в некоторых других генах. Например, ген
группы pair-rule (ftz) содержи] последовательность нуклеотидов, на 77%
идентичную гомеобоксу Antennapedia, а совпадение последовательности
аминокислот, которые кодируются этими генами, еще больше и достигает 83%.
У дрозофилы мини-
131
мум 16 генов содержат гомеобокс, хотя пределы гомологии варьируют
достаточно широко, и почти все гомеобокс - содержащие гены являются
ключевыми среди примерно 50 генов, контролирующих пространственную
организацию вдоль переднезадней оси тела. Сюда относятся гены полярности
яйца (bicoid), pair-rule-гены (ftz, even-skipped, paired), гены
полярности сегментов (gooseberry, engrailed), практически все гомеозисные
селекторные гены из комплексов Antennapedia и bithorax. Существует как
минимум один ген (zerknilllt), участвующий в формировании
пространственной организации по дорсовентральной оси, содержащий
гомеобокс. Из этих наблюдений следует, что наличие гомеобокса - один из
характерных признаков генов, контролирующих становление пространственной
организации.
Гены, содержащие гомеобокс, как правило, кодируют белки, локализованные в
клеточных ядрах, что предполагает их прямое участие в контроле экспрессии
генов. Кроме того, последовательность аминокислот, образующая гомеобокс,
вероятно, позволяет белкам дрозофилы, которые ее содержат, связываться со
специфическими участками ДНК, функционирующими как энхансеры и сайленсеры
(разд. 10.2.7) генной экспрессии, в том числе экспрессии других
содержащих гомеобокс генов.
Существование специфических регуляторных последовательностей в ДНК,
узнаваемых белками, которые содержат домен, соответствующий гомеобоксу,
позволяет предположить, что и они являются характерной чертой генов,
содержащих гомеобокс и участвующих в формировании пространственной
организации. Нетрудно представить, как такие гены с крайне
незначительными различиями в регуляторных последовательностях и
последовательностях, кодирующих белки, могут объединиться и образовать
сложную сеть, в которой продукты одного гена контролируют экспрессию
другого; подобный механизм обсуждался, когда мы рассматривали
формирование пространственной организации вдоль переднезадней оси
эмбриона дрозофилы. В такой системе механизмы клеточной памяти и
детерминацию можно достаточно просто объяснить саморегуляцией экспрессии
генов, сходной с саморегуляцией, которая была описана для генов
Ultrabithorax (см. рис. 16-73).
16.5.19. В эволюции гомеобокс обладает высокой степенью консерватизма
