Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
обсудить важные свойства гомеозисных селекторных генов. И прежде всего
следует обсудить, каким образом эти механизмы обеспечивают каждую из
клеток памятью о том, в каком из сегментов она находится. Один из
способов достижения такого эффекта состоит в выработке механизма,
действующего по принципу положительной обратной связи, где продукт гена
стимулирует свою собственную транскрипцию (см. разд. 16.2.10). Существуют
данные о том, что гомеозисные
129
Б
Рис. 16-72. Жужжальце мутанта bithorax (5); для сравнения приведена
фотография нормального крыла и нормального жужжальца (А). Передний
компартмент мутантного жужжальца превратился в передний компартмент
крыла. (А - с любезного разрешения Peter Lawrence, Б - из F. Н.С. Crick.
P. A. Lawrence. Science. 189, 340 347. 1975. Copyright. 1975 by the
American Association for the Advancement of Science.)
селекторные гены действительно обладают таким самоподдерживающим
свойством Например, клетки в культуре можно трансфицировать искусственно
созданным вектором-плазмидой, которая содержи] либо последовательность
гомеозисного селекторного гена, кодирующую белок и соединенную с каким-
либо иным сильным промотором, либо регуляторную последовательность того
же гена, соединенную с последовательностью другого гена, кодирующего
другой белок (например, фермент, выявление которого не вызывает
трудностей). В первом случае можно обеспечить на необходимом уровне
синтез белка, кодируемою гомеозисным селекторным геном, а во втором -
проверить насколько эффективна регуляторная функция данного белка (это
определяется по синтез} фермента-репортера в клетках, трансфицированных
одновременно плазмидами обоих типов). В таких опытах было показано, что
белок Ultrabithorax может оказывать влияние по типу обратной связи на
регуляторную последовательность Ultrabithorax, стимулируя экспрессию
соответствующего гена (рис. 16-73). Более того, он также способен
воздействовать на регуляторную последовательность Antennapedia,
контролируя синтез соответствующего белка, а белок ftz, возможно,
стимулирует как Ultrabithorax, так и Antennapedia. Конечно же, условия,
создаваемые в клеточной культуре как в модели, не соответствуют условиям,
возникающим в зародыше, тем не менее эти наблюдения показывают, что
гомеозисные селекторные гены и их родичи могут не только стимулировать
или ингибировать друг друга, но и стимулировать самих себя.
Вероятно, такая положительная обратная связь важна для исходной установки
состояния активации гена, но для поддержания этого состояния в течение
длительного времени могут использоваться другие меха-
\
Чу""рОДНМИ Кодируй ЩЭР промотор последовательность (Дм
Конструкция
ДНК 1 (6 т I
Гея репортер
Конструкции J
ДН* 3 Ре гул я горный у час to* Ub* А •
С*н"аэиру*М4.|"' бело*-репортяр
V________________________________________________________________________
___
¦ ДНЬМ промотор л КоДнрунлщэ" поспедо вате пь кость 1 Г/
Конструкция 1 а
ДНК 3 1
Й Pff| Белок tv
L_ Гвн репортер
Конструкций 1
ДНК 2 Регуляторный участок Ubx \Z • • • C.'HTe"ni'va4h" т"яле* -"*псщгр J
А Б
Рис. 16-73. Эксперименты, в которых были использованы клетки,
трансфицированные искусственно созданными плазмидами с встроенными генами
Ultrabithorax (Ubx) и fushi tarazu (ftz), показывают, что белки ftz (Б) и
Ubx (А) могут влиять на регуляторную область гена Ubx, стимулируя его
экспрессию. Самостимуляция Ubx (А) создает положительную обратную связь
которая обеспечивает самоподдерживающуюся экспрессию Ubx in vivo.
Аналогичный эффект наблюдается для теш. Antennapedia. На данном рисунке
ситуация, однако, значительно упрощена. В реальном эмбрионе существует,
по-видимому, множество регуляторных белков, которые объединяются и/или
конкурируют, осуществляя контроль
экспрессии этих генов.
130
". "*•
• Y ' '
./
низмы Тем не менее сейчас мы начинаем понимать, каким образом продукты
гомеозисных селекторных генов могут использоваться одновременно в
качестве молекулярных адресов, памятных записей и инструментов для
регуляции активности других генов.
16.5.17. Экспрессия гомеозисных селекторных генов регулируется по
принципу дифференциального сплайсинга, а также за счет контроля
транскрипции [56, 61]
В широком смысле система гомеозисных селекторных генов, вероятно,
обладает простой рациональной организацией и функцией. Однако в деталях
существует много сложностей. Например, взаимодействия продуктов
гомеозисных селекторных генов с другими генами как такового, по-видимому,
нелостаточно лля стабилизации исходного характера экспрессии. Необходим
дополнительный набор генов, и при их инактивации в результате мутации
гомеозисные селекторные гены включаются независимо во всех клетках
эмбриона (рис. 16-74). Постоянные отличия парасегментов друг от друга в
своей основе могут быть связаны с наследуемыми изменениями регуляторных
участков гомеозисных селекторных генов, которые каким-то образом
подверглись импринтингу на уровне строения хроматина (см. разл. 10.3.10).
