Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
масштабе (например, за счет градиента морфогена), это правило
предопределяет создание полного набора позиционных значений и регулирует
рост каждой из частей данной структуры до определенных размеров. Все это
необходимо для гого, чтобы возникающая структура качественно, а
следовательно, топологически, была верна. Если применить правило
интеркаляции к двух- и трехмерным структурам, то оно окажется
справедливым для широкого спектра явлений, включая как нормальную
регенерацию ампутированных частей тела, так и аномальные эффекты
(возникновение дополнительных конечностей при некоторых трансплантациях).
По всей вероятности, это правило справедливо по отношению ко многим
процессам органогенеза и регенерации не только у насекомых, но и у
ракообразных и амфибий. Например, у дрозофилы в соответствии с этим
правилом происходит коррекция ранних ошибок спецификации структуры (рис.
16-60). Даже > млекопитающих, утраченные структуры которых во взрослом
состоянии не регенерируют, правилу интеркаляции может подчиняться
регуляция роста и пространственной организации в эмбриональный период.
Молекулярные механизмы, лежащие в основе этого важного способа контроля
роста, пока неизвестны.
Заключение
Возникновение различных типов клеток эмбриона строго упорядочено в
пространстве. Этот процесс обычно начинается с возникновения асимметрии
яйцеклетки и продолжается благодаря межклеточным взаимодействиям в
эмбриогенезе. На каждом из этапов этого процесса асимметрия, изначально
выраженная очень слабо, усиливается положительной обратной связью и
приводит к появлению четко выраженной пространственной организации. Можно
сказать, что сигналы, координирующие формирование пространственной
организации, снабжают клетки позиционной информацией. В простейшем случае
градуальная концентрация диффундирующего морфогена может контролировать
свойства клеток в зависимости от их расстояния по отношению к источнику
морфогена; вероятно, при развитии конечности у куриного заройыша роль
морфогена выполняет ретиноевая кислота, контролирующая возникновение
элементов по оси "большой палец-мизинец". Дискретные различия клеток по
своим свойствам могут соответствовать пороговым значениям реакции на
морфоген.
Пространственная характеристика клетки определяется позиционной
информацией, поступившей к ней в разное время. Пока эмбрион мал, эта
характеристика весьма приблизительна, однако по мере роста эмбриона к ней
добавляются уточняющие детали. Клетки ранних зачатков передней и задней
конечностей эмбрионов позвоночных приобретают различные позиционные
значения, вследствие чего свойства клеток разных конечностей становятся
неэквивалентными задолго до дифференцировки. Уточнения структуры каждого
органа возникают
109
после появления в каждом из зачатков этих органов более детализированной
внутренней сети позиционной информации. Вероятно, эта система
детализированной позиционной информации в гомологичных органах, каковыми
являются передние и задние конечности, может быть весьма сходной. Обладая
памятью, клетки различных полей интерпретируют уточняющую позиционную
информацию по-разному, в соответствии со своей предысторией.
Структура позиционных значений у многих животных тесно связана с
контролем клеточной пролиферации по простому правилу интеркаляции. Это
правило было сформулировано при изучении регенерации конечностей у
насекомых и амфибий. Оно гласит, что нарушение непрерывности позиционных
значений вызывает местную пролиферацию клеток, и вновь возникающие клетки
приобретают промежуточные позиционные значения, восстанавливающие
непрерывность нарушенной структуры. Этот же механизм может
функционировать при нормальном развитии зародыша, восстанавливая
неточности исходных характеристик позиционной информации.
16.5. Дрозофила и молекулярная генетика формирования пространственной
организации |44]
Вся классическая генетика основана на предположении о том, что строение
любого организма контролируется его генами. Роль ДНК в обеспечении
наследственности известна уже более ста лет, однако механизмы
генетического контроля, которые отвечают за образование нормальной
структуры тела взрослых животных, до сих пор остаются неразгаданными.
Однако в последние годы этот пробел в наших знаниях начал заполняться.
Новые открытия были сделаны главным образом при изучении развития
плодовой мушки-дрозофилы. Опыты на дрозофиле привели к открытию класса
контролирующих развитие генов, специфическая функция которых состоит в
формировании пространственной организации тела. Сочетание подходов
классической и молекулярной генетики помогло установить функции этих
генов. Далее мы покажем, что общая стратегия формирования
пространственной организации тела у позвоночных близка к таковой у
дрозофилы, и более того, у позвоночных имеются близкие аналоги генов,
контролирующих этот процесс у дрозофилы.
Первые представления о существовании такой генетической системы
еформировались под влиянием открытия мутаций, вызывающих причудливые
