Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
сохраняется, подвергаясь некоторым уточнениям в процессе дальнейшего
развития и обеспечивает клетки позиционной информацией. Механизм
клеточной памяти частично обеспечивается положительной обратной связью
(предполагающей, что белковые продукты гомеозисных селекторных генов
стимулируют транскрипцию собственных генов) и частично наследуемыми
изменениями структуры хроматина. Необходимость некоторых форм запоминания
позиционных значений можно продемонстрировать в экспериментах на клетках
имагинальных дисков, из которых возникают наружные структуры тела
взрослого организма, эти клетки сохраняют память о своих исходных
назначениях в течение неопределенного числа клеточных делений. Такое
поведение определяется постоянным присутствием гомеозисных селекторных
генов в каждой отдельной клетке любого имагинального диска. Границы
компартментов. которые, по всей вероятности, поддерживаются благодаря
избирательному слипа/шю отдельных клеток, делят клетки, характеризуемые
различным состоянием дифференцировки, согласно экспрессии этих генов.
В геноме гомеозисные селекторные гены сгруппированы в два класса:
комплекс Antennapedia и комплекс bithorax. Все они содержат гомеобоксную
последовательность, которая кодирует высококонсервативную
последовательность примерно из 60 аминокислот. Эта нуклеотидная
последовательность присутствует и в некоторых генах полярности яйца,
генах группы pair-rule. генах полярности сегментов, что свидетельству об
общности эволюционного происхождения этих генов из гена-предшесвенника,
который принимал участие в регуляции формирования пространственной
организации. Гены, содержащие гомеобокс, обнаружены у различных животных,
в том числе у круглых червей и млекопитающих, позволяет предположить, что
становление пространственной организации у этих животных основано на
молекулярных механизмах, сход с молекулярными механизмами, действующими у
дрозофилы.
16.6. Органогенез: координированная сборка сложных тканей
Формирование пространственной организации до сих пор рассматривалось нами
с точки зрения изменения свойств клеток и при этом гор меньше внимания
уделялось их положению; мы следили за нарастанием этих изменений в
отдельной ткани, в частности, у дрозофилы мы рассматривали эпидермис, а в
конечностях позвоночных - соединитель-
135
ную ткань скелета. Однако на самом деле вследствие сложных движений в
эмбриогенезе все органы представляют собой сложное сочетание различных
тканей, образованных клетками, которые происходят из разных источников и
руководствуются различными правилами Клеточные движения позволяют собрать
все эти компоненты воедино. В этом последнем разделе мы рассмотрим, каким
образом позиционная информация управляет клеточными движениями и
координирует построение сложных органов, каковыми являются конечности.
16.6.1. Избирательное слипание стабилизирует клеточные структуры,
образованные по-разному детерминированными клетками [65, 66]
В процессе развития животного клетки движутся, пролиферируют и приходят в
контакт друг с другом, вследствие чего потомки >тих клеток
перемешиваются. У химерных зародышей мыши, например, перемешаны клетки
двух исходных морул, вследствие чего во взрослом организме хаотически
перемешаны клетки двух генотипов (см. разд. 16.2.5). Но если нарушение
расположения клеток происходит после их детерминации, то могут
наблюдаться нарушения в пространственном распределении клеток,
характеризующихся различными состояниями. Приобретение клетками свойств,
определяемых их положением, предупреждает возможность случайного
перемешивания клеток. Феномен компартментов у дрозофилы (см. рис.
16.5.15) демонстрирует один из способов достижения этого. Вероятно,
детерминированные клетки остаются в соответствующих компартментах за счет
селективного слипания с клетками, обладающими таким же состоянием
детерминации. Клетки, экспрессирующие одинаковые молекулярные адреса, по
всей вероятности, слипаются между собой сильнее, чем клетки с иными
молекулярными адресами. Очевидно, позиционная информация, записанная в
результате активации таких генов, как engrailed и Ultrabithorax,
проявляется посредством определенного выбора молекул адгезии клеточной
поверхности.
У ранних эмбрионов амфибий стабилизирующие эффекты межклеточной адгезии в
отношении организации структуры, обеспечивающей взаимное расположение
различных клеточных типов, вероятно, настолько сильны, что способны
восстанавливать нормальное расположение даже после искусственной
диссоциации клеток, приводящей к образованию бесформенной неупорядоченной
массы клеток. Клетки мезодермы, нейральной пластинки и клетки эпидермиса
способны, сортируясь из такой смеси, формировать структуры с эпидермисом
снаружи, мезодермой под эпидермисом и структурой, напоминающей нервную
трубк>, внутри (рис. 16-77). Исследования, проведенные на курином и
мышином эмбрионах, дают основания полагать, что такое поведение
определяется, по крайней мере частично, семейством Са2 + - зависимых
