Молекулярные механизмы морфогенеза - Банников Г.А.
Скачать (прямая ссылка):
«м»лт:ч ш клетках, не экспрессирующих этот ген. Этот ли: пи w 'таворн'г о том, что продукт гена ptc участву-
. > ; uni ieредане сигналов соседним клеткам (28lJ.
;t^rie*rcn загадочным механизм функционирования гена оядоюсти сегментов, называемого armadillo ( arm ). Мута— иг г jtkjJ'v гена приводят к изменениям в организации заднеГ ecrti .аждаго сегмента, не затрагивая и?^ передней частя
3 по ке время этот ген равномерно экспрессирован
о 1с-;му телу эмбриона и предположительно кодирует белок,
ассэднкрэштный с цитоскелетом [514].
Л сив^ личные зыше сведения практически исчерпывают ое-длившие знания о механизмах возникновения общего плана хс-^гочнон организации парасегментов. Несмотря на скуд-?ОС~ь упос данных, они позволяют сделать вывод, что, в от^-;ичие тг лредыдушкх стадий развитии, процесс организации ^егт^ента аключает не только взаимодействия генов внутри леток, ю я дежяэюточные взаимодействия.
L.-L.3. Гомеотичоскии сшюнтирныо гены
Схг^твшикацяя типа парасагмен i оь iijmhu ходит в результа—
' ^г.ишигеттьяой активации ia* иан.таьмых гомеотическвх ^пе^топных генов, входящих & /»»* митинга иэсно сцеп-
• •'¦'нпв: комплекс AA|can*pi.-»iitt (AN I О и комплекс
.т ,,- - т П — 1; 2 К Гомеса ич-;» * ... I I ином in* классичес-
трввпрлцц относят те гейм,Мутации которых приво-i*rr плнслптлйсып сегментов одного * и на ь другой. Ком-пааракйт i^au, управляющий спецификацией пе—
реднмх парасегментов груди, а комплекс ВХ-С— гены, опр<--деляюшие различия между парасегментами заднего конца тела.
Кроме того, еще 2 гомеотических гена Deformed (D/d) и labial (lab), не входящих в ANT-C и ВХ-С, ответственны за спецификацию головных сегментов, а ген Sex combs reduced (Scr) — за передние сегменты груди [161].
Все гомеотмческие гены содержат высококонсервативную последовательность из 180 п.н., кодирующую ДНК-связываю-щий белковый домен, который в первое время считали мотивом, специфичным для генов сегментации [220]. В настоящее время стало ясно, что гомеобокс присутствует в самых разнообразных регуляторных генах эукариот [3, 270].
Избирательность k активации того Или иного гомеотического гена в определенном участке тела ‘ опосредуется, по крайней мере, двумя различными механизмами. Первый зависит от продуктов других генов сегментации. Второй - от взаимодействий гомеотических генов между собой.
Транскрипция гомеотических генов впервые начинается непосредственно перед целлюляризацией бластодермы, примерно в то же время, когда активируются гены парной регуляции. На этих ранних этапах транскрипты гомеотических генов равномерно распределены на территории обширных перекрывающихся между собой зон тела личинки. В локализации этих зон ведущую роль, по-видимому, играют уже знакомые нам материнские гены полярности и gap-гены [2, 258]. Например, транскрипты с обоих промоторов гена Antennapedia ( Antp) накапливаются в зоне активности гена Кг, хотя транскрипция с промотора Р1 зависит исключительно от активности гена Кг, тогда как локализация зоны транскрипта с промотора Р2 определяется взаимодействием генов bed, osk и hb [2]. Сужение зон экспрессии гомеотических генов происходит в результате их взаимодействия с генами парной регуляции, в результате чего возникает приуроченность экспрессии того или иного гомеотического гена или их комбинации к определенному парасегменту. Так, например, активность гена ftz в зонах, соответствующих будушим парасегментам (PS) 2,4 и 6, приводит к тому, что в этих зонах максимально концентрируется экспрессия гомеотических генов Scr, Antp и Ubx, соответст венно [85]. В отсутствие активности гена ftz, экспрессируется, хотя и на низком уровне, как ген Antp, так и ген Ubx, что происходит в зоне, соответствующей парасегм-. нт> и является предпосылкой для его уникальной спецификашш. Уста новнвшийся в пределах данного парасегмента уровень
сип гомеотических генов определяет спецификацию парасег-мента. Так, у мутантов по гену Scr транскрибируется лабиальный сегмент, часть которого образуется из PS2, а у мутантов Antp транскрибируется второй грудной сегмент, происходящий из PS4. У мутантов же по гену Ubx первый брюшной сегмент, возникающий из PS6, трансформируется во второй грудной [2]. Сегмент-специфический характер различных тканей: кутикулы, нервной системы — в некоторых случаях зависит от соответствующих изоформ гомеобелков. Так, ген Ubx кодирует семейство близкородственных белков, являющихся продуктами альтернативного сплайсинга первичного транскрипта длиной в 77 т.н. [345, 458]. Все члены этого семейства имеют общий N-концевой район длиной в 247 аминокислотных остатков и общий С -концевой домен размером в 99 аминокислотных остатков, содержащий гомеодомен. Различия между белками семейства Ubx определяются присутствием или отсутствием трех факультативных элементов размером в 9,17 и 17 аминокислотных остатков, обозначенных как b, I и II соответственно.
Все 3 факультативных элемента сгруппированы вместе между облигатными N- и С-концевыми доменами. Индивидуальные члены семейства белков Ubx отличаются друг от друга как по времени экспрессии, так и тканевой локализации. Например, изоформа Ubx—1а, содержащая факультативные элементы I и II, наиболее интенсивно экспрессируется в раннем эмбриогенезе, в то время как изоформа Ubx-IVn, не содержащая ни одного факультативного элемента^ появляется позднее [345]. Более того, если Ubx-Ia первоначально появляется в эпидермальных тканях, то Ubx-IVa - в центральной нервной системе. Эктопическая экспрессия изоформ Ubx I и IV, индуцированная в опытах с генными конструкциями [409], приводит к сегмент-специфической трансформации как элементов кутикулы, так и периферической нервной системы эмбриона, тогда как изоформа I способна вызывать трансформацию только нервной системы. Таким образом, члены семейства белков Ubx функционально различны, хотя основная информация, определяющая их специфическую способность действовать в качестве селекторных генов, содержится в гомеодомене, лежащем на С-конце молекулы [409].
