Топологическое строение морфологических полей - Исаева В.В.
ISBN 5-02-005337-6
Скачать (прямая ссылка):
В последит1 годы и про-, и эукариотические геномы ста.in казаться мепее стаоильпыми пе только в эволюции, но и в онтогенезе (наиболее известный пример иерестро
1 к 1 (,,ома в развитии — геиьт иммуноглобулинов). Кац
перетасовки локусов ДПК i? ходе онтогенеза, так и региональные* изменении конформации ДИК, связанные с :ц;г пресен ей ранее нетранскрибпровавпшхся генов, должны быть обусловлены разрывами и последующим воссоединением цепей ДИК. Одпопитевыс разрывы ДИК найдены у много и пых клеток в процессе их дифференцировки; возможно, разрывы и воссоединении питой ДПК повлечены в цитоднфферонцнацню как ее общий механизм (Каг-zancli cl al., 1984 . Широко известно возникновение кольцевых вне хромосомных зкетракопий генов рибосом-ной 1411» в оогенезе некоторых животных. Днмииуция хроматина у циклона — представители ракообразных, по-видимому, происходит за счет образовании петель, замыкающихся во виехромосомиые кольца ДИК’, с воссоединением оставшихся в хромосоме последовательностей (Beerman, 1HS1). Но всех этих случаях топологические перестройки ДПК закономерно осуществляются в ходе нормального развития п. составляя масть программы развития и цитодпфференциацииг вероятно, контролируются теми же механизмами.
Закономерные перестройки генома в ходе цнтодиффе-ренциацпп могут осуществляться и с участием подвижных генетических злементов, трапепозоиов. I ранснозоны могут быть вовлечены в регуляцию нормальной клеточной дифференциации и пролиферации и различным образом экспрессированы в разных клеточных линиях при раннем развитии (см.: Brulet et al.. 1985; King, 1986).
II встраивание трапспозопов в определенные локусы ДНК (Kidd, Young, 1980). и транскрипционная селективность вирусных генов в клетках млекопитающих (McKnight, Tijan, 1980) зависят от специфичности макромолекуляр-пого узнавания и локальных взаимодействий ДПК—ДНК пли белок—ДПК, которые несут позиционную информацию, необходимую для создания интегральной морфофункциональной организации ДНК. Процессы репликации и транскрипции всегда контролируются специфическими .локальными взаимодействиями макромолекул и макро-молеку гяриых комплексов, например, ДНК с ДНК-полпме-разпым плн PI 1 К-полпмеразиым комплексом регуляторных участков ДНК — промоторов и знхенсеров — с узнающими их регуляторными белками. Лакого рода специфические локальные межмолекулярные взаимодействия в значительной ме|)е определяются третичной н четвертичной структурой ДПК. зависящей в свою очередь i первичной структуры ДНК, знака и степени сверхспира-
ЛНЯОИ.ИНЮСТ11 ДНК (у эукариотических клеток - if от взаимодействий с компонентами хроматина и ядерного матрикса).
Модификации оснований в ДНК, прежде всего метилирование основа и и и, ведущее к транскрипционной инак-тннацгйк иродстанляит собой лажный механизм регуляции генной экспрессии (например: Angelicr cl al., 1986). Показано, что в клетках млекопитающих места метилировании ДНК определяются первичной последовательностью оснований (Bolden el al., 1986). В таком случае кажется, что дифференциальная активпость различных л оку сов ДНК может зависеть от самого генетического кода; по исключено влияние первичной структуры ДИК на дифференциальную генную экспрессию, опосредованное какими-либо локальными особенностями трехмерной структуры ДНК. Специфическое локальное узнавание нуклеотидных последовательностей ДНК и регуляция ее трапскрип-цпопной активности могут осуществляться и «аптисмы-словымп» P1IK, транскрибированными с «антпсмысловой» цеиыо ДНК' (см.: Власов, Свннарчук, 1987).
Таким образом, природа не только решает топологические проблемы, неизбежно возникающие при репликации, транскрипции и геномных перестройках, но и блестяще эксплуатирует топологические свойства ДТ1К. Очевидно, двухцеиочечпая структура ДИК способствует получению этих выгод, обеспечивая стабильные, топологически разнообразные конформации ДНК. В процессах создания третичной и четвертичной структуры ДИК и в процессах функционирования ДНК как носителя генетического кода специфические локальные молекулярные взаимодействия определяют и «морфогенез» интегральной структуры ДНК, и передачу генетической — «позиционной» — информации при транскрипции и трансляции.
Мембраны
Пространственная организация клетки с ее топологическими осооенностями обеспечивается прежде всего биологическими мембранами, образующими поверхность клетки
Ti!! 1!чI!I!!!,\Л°10411ЬIX °1и:шоиА(Ш> создающими комиартмеп-
Гт!7,,1!ЛИ,)Ч"ОГО пространства с обособленн-
. стей 7 м риакцшшшлх °о'ьемов и обширных поверх-о(кн д.,,, молекулярных взаимодействий. Служа одно-
р.менно «мостом и барьером» (Lcfort-Tran, 1981),
МСмбраПЫ создают основу ПрОСТраНСТВСИИО 1феМСПИО|1
упорядоченности метаболптических процессов в клетке.
Физические свойства мембран, it частности тенденция if минимизации поверхности (см. гл. VII), вносят спой необходимым, но относительно небольшой вклад в интегральную морфофункциоиальпую организацию биологических мембран. Решающую роль и в определении формы клетки и субклеточных мембранных компартментов. и в проявлениях подвижности на клеточном и субклеточном уровнях играет оиорпо-двнгатольная система клетки, цитоскелет. Обработка цитохалазнном, нарушающим нормальную организацию актинопмх фнламептов, приводит, как правило, к втягиванию клеточных отростков; разру-шенпе микротрубочек колхицином или другими воздействиями вызывает коллапс, осферпвание клеток, т. е. допускает минимизацию клеточной поверхности.
