Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
преждевременно, что сопровождается утратой промежуточных стадий. В
результате животное достигает дефинитивной стадии, обладая аномально
малым количеством клеток. Такое преждевременное развитие реализуется у
мутантов, характеризуемых дефицитом нормальной активности Пп-14: задержки
развития наблюдаются у мутантов е аномально высоким уровнем активности
данного гена. Таким образом, эффект продукта гена lin-14 состоит как бы в
поддержании клеток в "молодом" состоянии и, по всей вероятности,
нормальное развитие подразумевает постепенное ограничение синтеза этого
продукта по мере взросления животных.
Дико*
VI
V2
V3
V4
Vb
Рис. 16-34. Родословные схемы, показывающие, каким образом мутации генов,
контролирующих развитие (в данном случае гена Пп-22), могут приводить к
одинаковым заменам одного варианта родословной на другой в нескольких
различных ветвях родословного древа. Показаны линии потомков для каждой
из 6 клеток-предшественниц гиподермы личинки С. elegans; расположение
этих клеток указано вверх} на рисунке, изображающем молодую личинку.
Крестиками отмечены случаи запрограммированной гибели клеток, что
представляет собой довольно обычное явление при нормальном развитии С.
elegans и других видов. (Y. R. Horvitz et al., Cold Spring Harbor Symp.
Quant. Biol., 48,453 463, 1983.)
91
i тр"и функции,
tin и
п#рга." С1"АМ*
втор.
тр"?ьи
• ь.дим
Лп
А
Л
В ICC •MOnm.iM.
ф^ичИм"
I VM"vM>HMi>r I
-СГ"ТТ
л
Г*!
А
.
пъ
А
Рис. 16-35. Гетерохронные мутации гена lin-14 у С. elegans и их
воздействие на одну из затрагиваемых ими родословных. Мутация с потерей
функции (рецессивная) этого гена приводит к тому, что клетки начинают
делиться и дифференцироваться так же, как у личинок на поздних стадиях
развития; мутации с восстановлением функции (доминантные) этого гена
обладают обратным эффектом. Крестиками отмечены случаи
запрограммированной гибели клеток. (V. Ambros, Н. R. Horvitz, Science,
226,409-416, 1984.)
16.3.4. Программа дифференцировки согласована с программой клеточных
делений [30]
Изучая гетерохронные мутации, исследователи столкнулись с еще одной
сложной проблемой. Дело в том, что в процессе развития под контролем
генома происходит уточнение программы деления клеток, а также программы
клеточной дифференцировки и оба эти проявления клеточного поведения
должны быть синхронизированы У гетерохронных мутантов нарушено и деление,
и дифференцировка. Это наводит на мысль о регуляции обоих процессов одним
механизмом, поврежденным вследствие мутации.
Можно предположить, что роль такого механизма играет клеточный цикл.
Однако факты не подтвержают это предположение: дифференцировка ранних
эмбриональных клеток следует установленной схеме и при искусственном
ограничении клеточных делений под влиянием химических веществ,
ингибирующих цитокинез или синтез ДНК. Клеточные деления не следует
уподоблять периоду колебаний маятника биохимических часов, определяющих
темп развития; скорее ситуация обратная и именно биохимические часы
контролируют темп клеточных делений и продолжительность клеточного цикла
у множества видов животных. Изменение химического состояния клетки
одновременно влияет на принятие решений о делении клеток, а также на
время и направление дифференцировки. Молекулярные механизмы контроля
клеточных делений в тмбриогенезе практически не изучены и представляют
собой одну из центральных проблем современной биологии развития.
Генеалогические мутанты нематод могут сыграть ключевую роль в решении
этой проблемы.
16.3.5. Автономное поведение клеток и межклеточные взаимодействия
взаимосвязаны и определяют характер развития [31]
Процессы развития плохо поддаются объяснению в отсутствие данных о
степени автономности поведения отдельных клеток и вкладе межклеточных
взаимодействий Наблюдая последствия удаления клеток у нематод, можно
оценить важность обмена сигналами между клетками Для этого лазерный луч
фокусируют в пятнышко диаметром 0,5 мкм
92
(средний диаметр ядра С. elegans составляет около 2 мкм) и повторяющимися
импульсами разрушают ядро какой-либо клетки. Клетка с разрушенным ядром
погибает, а окружающие ее соседние клетки продолжают развиваться.
Напрашивается вывод: большая часть клеток нематод в течение длительного
периода своего жизненного цикла следует собственным программам развития и
не зависит от сигналов соседних клеток.
И тем не менее межклеточные сигналы играют в развитии С. elegans и других
животных очень важную роль. Хороший пример том) представляет развитие
влагалища, или вульвы. - отверстия в гиподерме (коже) у гермафродитов для
откладки яиц. Вульва располагается на брюшной стороне тела и сформирована
из 22 клеток, возникших из трех клеток-предшественниц гиподермы по особой
родословной Одна из клеток гонады, так называемая якорная клетка,
прикрепляет, или "заякоривает", расположенную над ней гонаду (матку) к
развивающейся вульве для формирования пути выхода яиц из матки в
