Гилберт С. Биология развития. Т.2.doc ,БИР. Библиография Гилберт С. Биология развития в 3х т. Т. 2 Пер с англ. М. Мир, 1994. 235 с
 Скачать 19.05 Mb.
|
Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.__________________ ДЕТЕРМИНАЦИЯ ПОСРЕДСТВОМ ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ_________________ 13 ляции свидетельствуют о том. что у зародыша оболочников имеются цитоплазматические факторы двух типов. Факторы первого типа ответственны за активацию транскрипции определенных генов в тех клетках, которые содержат эти факторы. По-видимому, факторы этого типа активируют ген ацетилхолинэстеразы. Когда зародыши оболочников растут в присутствии ингибитора транскрипции актиномицина D. ацетилхолинэстеразная активность у них отсутствует. Следовательно, можно предположить, что гены, ответственные за синтез ацетилхолинэстеразы, в данном случае не активируются. Кроме того, если РНК, выделенную из зародышей Cionaна разных стадиях развития, инъецировать в ооциты лягушки, то в этих ооцитах будут транслироваться введенные в них новые мРНК. С помощью этой методики Мидель и Уиттейкер (Meedel, Whittaker. 1983. 1984) обнаружили, что мРНК для ацетилхолинэстеразы не выявляется до стадии гаструлы, когда она обнаруживается только в потомках бластомеров B4.1. Следовательно, для образования этого фермента необходим синтез новой РНК. Было показано (Crowther. Whittaker, 1984), что очень многие специфические клеточные маркеры, по которым можно судить о развитии асцидий? чувствительны к ингибиторам транскрипции, и поэтому морфогенетические детерминанты вообще могут действовать как активаторы специфической транскрипции. Опыты с ингибиторами также показали, что некоторые детерминанты, как и мРНК, могут накапливаться в определенных областях яйца. С такой ситуацией мы. по-видимому, встречаемся в случае синтеза щелочной фосфатазы в кишечнике зародышей оболочников. Этот фермент синтезируется в энтодерме личинки и сегрегируется в тех клетках, которые формируют кишку (рис. 7.7). Актиномицин D не оказывает влияния на синтез этого фермента, хотя ингибиторы трансляции предотвращают ею экспрессию (Whittaker. 1977). Следовательно, мРНК для кишечной щелочной фосфатазы уже должна содержаться в цитоплазме ооцита. Каким-то образом мРНК сама должна попасть в соответствующий бластомер. Результаты недавних исследований позволяют предположить, что этот процесс осуществляется не без помощи цитоскелета (см. ниже разд. «Дополнительные сведения и гипотезы»). Джеффри и др. (Jeffery et al.. 1986) показали, что помимо мРНК в яйце накапливается специфический для мышц актин. Эти авторы обнаружили, однако, что в энуклеированных оплодотворенных яйцах Styelaщелочная фосфатаза не синтезируется. Если бы синтез щелочной фосфатазы был полностью независим от ядра, то ее можно было бы обнаружить. Такое несоответствие ставит перед нами несколько важных вопросов о том, какие выводы
Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.14________________ ГЛАВА 7______________________________________________________________________________ и из каких данных могут быть сделаны. В лаборатории Уиттейкера измеряли уровень ферментативной активности у зародышей, развивавшихся в среде, в которой содержались ингибиторы. Результаты позволяют предположить, что ингибиторы проникают в каждую клетку одинаковым путем, одинаково действуют на каждый ген и не оказывают никакого другого заметного влияния на развитие (кроме специфического подавления транскрипции или трансляции). В лаборатории Джеффри измеряли активность щелочной фосфатазы в энуклеированных яйцах, принимая, что мРНК для этого фермента (если она существует) не локализована в том компартменте клетки, который остается связанным с женским пронуклеусом. Предполагалось также, что трансляция этой мРНК не зависит от других факторов, которые могут контролироваться на уровне транскрипции. Ни одна из упомянутых выше двух групп исследователей не могла получить прямых данных о событиях, приводящих к детерминации клеток. Они пользовались данными о процессах клеточной дифференцировки для количественного анализа раннего состояния детерминации. А между тем анализ детерминации должен привести к идентификации специфических белков или мРНК. которые определяют (коммитируют) судьбу клетки (а не тех специфических белков или мРНК, которые синтезируются в результате этого коммитирования). Выделить внутриклеточные морфогены стандартными биохимическими методами оказалось чрезвычайно трудным делом. Вероятно, морфогены лабильны и содержатся в зародышах в низких концентрациях, а специалисты в области биологии развития располагают для работы лишь ограниченным числом зародышей (в отличие от микробиологов, которые могут начинать опыты, имея килограммы E. coli) Недавно появились два альтернативных подхода к биохимическому выделению морфогенов. Один из них генетический подход, состоящий в том. чтобы идентифицировать мутантные гены, ответственные за синтез нефункциональных морфогенов. Затем следует клонировать нормальные аллели (аллели дикого типа) для этих морфогенов. Генетический подход может быть использован только на таких организмах. как дрозофила, геном которой хорошо изучен, а мутанты могут быть легко выявлены. Работа в этом направлении началась, и мы обсудим полученные результаты в настоящей главе позже. Второй альтернативный подход - иммунологический, предполагающий получение антител, которые специфически связываются с цитоплазматическими молекулами. Этот метод был использован Нисикатой и др. (Nishikata et al.. 1987), которые из области желтого серпа пытались выделить в чистом виде детерминанты, определяющие формирование мышц. Эти авторы производили инъекцию цитоплазмы желтою серпа яиц оболочников мыши. у которой в результате инъекции начинали вырабатываться антитела к чужеродному материалу. Некоторые полученные антитела специфически связывались с областью желтого серпа в яйце и были способны подавить образование специфической для мышц ацетилхолинэстеразы. В настоящее время исследования продолжаются с целью идентифицировать молекулы, связывающиеся с этими антителами, и охарактеризовать их активность во время развития. Цитоплазматическая локализация у зародышей моллюсков«Мозаичный» тип дифференцировки широко распространен в животном царстве, особенно у таких организмов, как гребневики, кольчатые и круглые черви и моллюски. - т.е. у животных, у которых гаструляция начинается на будущем переднем конце зародыша после небольшого числа делений. Моллюски дают один из наиболее впечатляющих примеров мозаичного развития и феномена цитоплазматической локализации, когда морфогенетические детерминанты обнаруживаются в специфической области ооцита.  Дополнительные сведения и гипотезы: Внутриклеточная локализация и движения морфогенетических детерминантовРазличные компоненты оплодотворенного яйца (в том числе желток, пигмент и растворимые белки) можно легко сместить центрифугированием, однако такое смешение обычно не влияет на эмбриогенез (см. обзор Morgan. 1927). Из этого следует, что либо молекулы детерминантов слишком малы, чтобы двигаться под действием центрифугирования, либо они каким-то образом закреплены в яйце («заякорены»). Отсутствие диффузии, о которой свидетельствует цитоплазматическая локализация этих детер- |
