Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1 - Свердлов Е.Д.
ISBN 5-02-002753-7
Скачать (прямая ссылка):
ИНАКТИВАЦИЯ ГЕНОВ
ПРИ ПРИБЛИЖЕНИИ К ГЕТЕРОХРОМАТИНУ
У многоклеточных эукариот существуют специальные механизмы регуляции активности больших групп генов: на определенных стадиях развития в дифференцированных клетках могут быть полностью выключенными большие группы генов, периодическое выключение большинства генов происходит и в клеточном цикле - на стадии митоза, могут быть постоянно выключены гены одной из хромосом генома. Интересной моделью для изуче-
57
ния процессов инактивации генов в протяженных районах хромосом является мозаичный эффект положения (МЭП). Так называется явление инактивации генов, перенесенных к гетерохроматину, в части соматических клеток (Henikoff, 1992). Важным свойством МЭП является распространение инактивации генов от границы с гетерохроматином на значительные расстояния. Молекулярные механизмы, лежащие в основе распространения инактивации вдоль хромосомы, в настоящее время неясны. Сильный МЭП для генов района 2DF был обнаружен в случае перицентрической инверсии Х-хромосомы ln(lLR)pn2a (Алаторцев и др., 1982; Толчков и др., 1984). Мозаичная инактивация генов в этой перестройке распространяется далеко за пределы исследуемого нами района. В хромосоме ln(lLR)pn2a фрагмент ДНК, содержащий гены от csw до Vine, перенесен к гетерохроматину Х-хромосомы (рис. 20), а соединение эу- и гетерохроматина произошло по гену винкулина и повторам сателлитной ДНК (AAGAG)n (Alatortsev et al., 1997; Tolchkov et al., 1997). Были проведены количественные измерения уровней активности для расположенных на разных расстояниях от границы с гетерохроматином в инверсии генов Pgd (Алаторцев и др., 1982) и рп (Фролов, Алаторцев, 1993). Оказалось, что оба гена в инверсии инактивированы в среднем на 50%.
Данный результат указывает на то, что в пределах определенного района хромосомы степень инактивации разных генов может быть одинаковой. Что же может представлять собой такой “домен инактивации”? Это могла бы быть содержащая несколько генов петля хроматина, выходящая из остова хромосомы (Hart, Laemmli, 1998) в норме и остающаяся в компактном состоянии в части клеток в случае МЭП. Дальнейший анализ распространения МЭП на данной молекулярно-генетической модели поможет охарактеризовать возможные дальнодействующие регуляторные элементы в изучаемом районе генома дрозофилы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Корень термина “геном” отсылает нас только к генам, и геном какого-либо организма обычно рассматривается как полная последовательность нуклеотидов его ДНК, в которой записана информация обо всех генах. Действительно, геномы бактерий и дрожжей состоят преимущественно из кодирующих гены областей. Однако у многоклеточных эукариот гены составляют только малую часть генома. Мы еще далеки от детального знания о негенных элементах генома, определяющих функции гетерохроматина, тело-меры, центромеры, участвующих в процессах компактизации хромосомы, транскрипции, репликации, митоза, мейоза, репарации. В настоящее время наиболее важными задачами являются поиск и характеристика элементов генома, определяющих правильную временную и пространственную экспрессию генов, детальная идентификация энхансеров, сайленсеров, инсуля-торов и других регуляторных элементов, а также анализ нуклеосомного и/или хроматинового кода, выявление мест связывания различных белковых факторов с ДНК и хроматином. В дальнейшем мы узнаем больше о таких элементах генома, как, например, гены, кодирующие РНК, которые не кодируют белков, участки начала репликации ДНК и генетические элемен-
58
ты, контролирующие структуру хромосом. Однако уже сейчас ясно, что в геномной ДНК многоклеточных эукариот и, в частности, дрозофилы в очень плотном виде записан исключительно большой объем информации. Читать ее можно научиться на основе экспериментального выявления и детального анализа перечисленных выше элементов генома для типичных районов генома, таких, например, как район 2DF Х-хромосомы дрозофилы.
Работа поддержана грантами РФФИ 00-04-48905 и 03-04-48656. ЛИТЕРАТУРА
Алаторцев В.Е. Молекудярно-генетический анализ эффекта положения мозаичного типа у Drosophila melanogaster. Дис. ... канд. биол. наук, М., 1987, 120 с.
Алаторцев В.Е. Инверсия Х-хромосомы Drosophila melanogaster, сопровождающаяся эффектом положения мозаичного типа: анализ с помощью клонированных фрагментов ДНК // Генетика. 1988. Т. 24. С. 23-33.
Алаторцев В.Е., Коваленко Т А., Калмыкова А.И. Локальная дупликация генов с инсер-цией сложного микросателлита // Молекуляр. биология. 2000. Т. 34. С. 300-303. Алаторцев В.Е., Крамерова И.А., Коржева Н.В. Простые и сложные микросателлит-ные ДНК в районе гена винкулина дрозофилы //Там же. 1998. Т. 32. С. 981-986. Алаторцев В.Е., Толчков Е.В., Слободянюк С.Я., Гвоздев К.А. Клеточный мозаицизм и исчезновение антигена при эффекте положения гена Pgd у Drosophila melanogaster И Генетика. 1982. Т. 18. С. 13—23.
Слободкин И.В., Алаторцев В.Е. Инсерции мобильного элемента Doc в сателлитную ДНК дрозофилы // Там же. 1992. Т. 28. С. 169-173.
Толчков Е.В., Балакирева М.Д., Алаторцев В.Е. Инактивация района Х-хромосомы Drosophila melanogaster с известной тонкой генетической структурой в результате эффекта положения // Там же. 1984. Т. 20. С. 1846-1856.
