Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
Ранее мы уже упоминали, что можно построить карту презумптивных зачатков
бластулы или гаструлы, содержащую подробные указания о том, какие органы
взрослого организма разовьются из тех или иных областей зародыша. Легко
проследить, что при нормальном ходе развития клетки одной области дадут
начало эпидермису, а клетки другой -мозгу. Для получения ответа на наш
вопрос необходимо поменять местами два кусочка эмбриональной ткани,
вырезанные из разных областей, например гак, чтобы часть будущего
(презумптивного) эпидермиса оказалась на месте будущего мозга и наоборот.
Если в момент трансплантации клетки уже детерминированы, то они будут
развиваться автономно в соответствии со своим прежним положением, т.е.
клетки из области презумптивного эпидермиса, будучи перенесены в область,
из которой должен образоваться мозг, образуют эпидермис, а клетки из
области будущего мозга после трансплантации в область, дающую начало
эпидермису, образуют нервную ткань. Заметим, однако, что на стадии ранней
гаструлы клетки еще "не помнят" своего происхождения и дифференцируются в
соответствии со своим новым положением. Но если провести такой же
эксперимент несколько позже (например, на стадии поздней гаструлы), то
клетки презумптивного мозга в области эпидермиса будут дифференцироваться
в нервную ткань, а клетки презумптивного эпидермиса, пересаженные в
область будущего мозга, - в эпидермис Следовательно, обе группы клеток
стали детерминированными в какой-то момент между ранней и поздней
гаструлой.
16.2.10. Состояние детерминации может определяться цитоплазмой или
хромосомами [24, 25]
Клеточная память представляет собой одну из наиболее интригующих проблем
молекулярной биологии: от чего зависит самоподдерживание определенного
характера экспрессии генов? Подробное обсуждение этого вопроса с
биохимической гочки зрения вы найдете в гл. 10. Здесь же для дальнейшего
обсуждения полезно разделить молекулярные механизмы на два класса,
которые можно обозначить как цитоплазматические и ядерные.
Когда мы говорим о цитоплазматической памяти, мы подразумеваем, что
компоненты, кодируемые определенным набором генов, присутствуют в
цитоплазме (либо во внеклеточном окружении) и оказывают прямое или
косвенное действие на геном по принципу обратной связи, поддерживая
избирательную экспрессию определенного набора генов;
83
в цитоплазме клеток разных типов содержатся различные контролирующие
факторы. Таким образом, при получении ядра из дифференцированных клеток
одного гипа и инъекции этого ядра в цитоплазму клеток другого типа
характер экспрессии генов должен измениться с тем. чтобы соответствовать
цитоплазме хозяина. В экспериментах по ядерным пересадкам на яйцеклетках
амфибий (см. разд. 16.2.1), равно как и в других экспериментах по
искусственному слиянию клеток, были получены данные, свидетельствующие о
том, что именно так все и происходит. Это позволяет говорить о важной
роли механизмов, обеспечивающих цитоплазматическую память.
Вместе с тем ядерная память, известная также как геномный импринтинг,
определяется самоподдерживающимися изменениями, которые обусловлены
изменениями свойств хромосом. В ходе этих изменений последовательность
нуклеотидов в ДНК остается постоянной, но происходит выбор генов, которые
будут экспрессироваться. Наиболее хорошо изучены примеры ядерной памяти,
связанные с метилированием ДНК: как объясняется в разд. 10.3.16,
существующий характер метилирования цитозинов в ДНК может сохраняться в
ряду клеточных поколений и это свойство определяется действием фермента
метилазы.
Эмбриональное развитие является как бы экспериментом природы,
поставленным ею для изучения ядерной памяти. Спермий и неоплодотворенная
яйцеклетка существенно различаются по состоянию клеточной
дифференцировки, и тем не менее они содержат практически идентичный набор
генов и после оплодотворения их хромосомы объединяются в одной клетке.
Сохраняются ли функциональные различия хромосом, происходящих из спермия
и яйцеклетки, после их объединения в зиготе? В исследованиях на мышах на
этот вопрос был получен положительный ответ.
16.2.11. Наборы хромосом, происходящие из спермия и яйца, несут
отпечаток своей истории [25]
Как уже упоминалось, неоплод отворенное яйцо можно стимулировать к
дроблению без помощи спермия: независимо от того, происходит активация
спонтанно или вызвана искусственно, ее результатом является
партеногенетический эмбрион (см. разд. 16.2.6). У животных определенных
видов, в том числе и позвоночных (например, у некоторых ящериц), такой
эмбрион способен развиться в нормальное здоровое взрослое животное. У
млекопитающих партеногенетические эмбрионы погибают на ранних стадиях
развития; у этих животных до сих пор неизвестны случаи развития без
оплодотворения, несмотря на большой интерес к данной проблеме и
многочисленные попытки экспериментаторов. Причина этих неудач была
выявлена в экспериментах на яйцеклетке мыши.
