Биологический каталог




Современная генетика. Том 2

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

нженерии позволило клонировать нуклеотидные последовательности мыши, комплементарные са-теллитной ДНК змеи. Сингх и Джоунс показали, что эти последовательности гибридизуются с околоцентромерным участком Y-хромо-сомы мыши и не гибридизуются с Х-хромосомой из препаратов митотических хромосом нормальных мышей-самцов. Напротив, в мито-тических хромосомах мышей XX Sxr эти пробы гибридизуются с концом одной из Х-хромосом. Следовательно, признак Sxr определяется X-хромосомой, несущей гены, которые детерминируют мужской пол и обычно находятся в Y-хромосоме.

Если аномальная Х-хромосома, несущая гены, которые детерминируют мужской пол, действительно определяет фенотип sex-reversed, можно ожидать, что отцы мышей фенотипа sex-reversed также будут иметь аномальную Х-хромосому. Однако в действительности дело обстоит иначе. Гибридизация пробы митотических хромосом самцов Sxr показывает, что они имеют нормальную Х-хромосому и аномальную Y-хромосому. Эта аномальная Y-хромосома содержит два района, гибридизующихся с сателлитной ДНК змей: один вблизи центромеры, как у нормальной Y-хромосомы, а другой у дистального конца.

Исследование хромосом в метафазе мейоза при сперматогенезе самцов Sxr показывает, что между аномальной Y-хромосомой и Х-хромосомой иногда происходит нереципрокный кроссинговер, в результате чего возникает аномальная Х-хромосома, присутствующая у самцов XX Sxr (рис. 17.23). Такой способ передачи свидетельствует о том, что опреА

А

хх 5

Нормальная

XXSxrc? Аномальный

XYcf Нормальный

XYSxrd* Носитель

Плодовитая Бесплодный

Рис. 17.23. Наследование гена sex-reversed у мышей. А. Профаза мейоза в сперматогенезе у самца мыши генотипа XY sxr. Аномальная Y-хромосома имеет последовательности, гибридизующиеся с сателлит-ной ДНК змей вблизи центромеры и у конца (выделены цветом). Концевое спаривание хроматид X и Y, вероятно, происходит нормально. В данном случае такое спаривание может привести к кроссинговеру, в результате которого терминальные гены, определяющие мужской пол,

Плодовитый Плодовитый

будут перенесены в Х-хромосому. Б. Метафаза первого деления мейоза. В. В результате второго деления мейоза образуются четыре типа сперматозоидов. Г. Зиготы, полученные при оплодотворении яйцеклеток, несущих Х-хромосому. Поскольку в потомстве появляются самцы, несущие и не несущие мутацию Sxr, и самки с фенотипом sex-reversed и нормальные, вначале было высказано предположение об аутосомном доминантном наследовании этой мутации.

деление мужского пола является следствием наследования части Y-xpo-мосомы, гибридизующейся с сателлитной ДНК змеи.

Какова бы ни была природа находящихся в Y-хромосоме генов, определяющих мужской пол, они необходимы для того, чтобы недифференцированные гонады эмбриона развивались как семенники, что является первым шагом в развитии самца. В отсутствие процессов, вызывающих развитие семенников, недифференцированная гонада развивается как яичник.

Зародышевые клетки возникают у раннего эмбриона в месте, удаленном от зачатка, который дает начало самостоятельной гонаде-половой складке. Во время раннего эмбриогенеза примордиальные клетки мигрируют к половой складке, где они участвуют в образовании недифференцированной гонады. После определения пола соматической гонады дифференцировка функциональных ооцитов или сперматоцитов зависит от набора половых хромосом самих зародышевых клеток. Хромосомный механизм дозовой компенсации играет важную роль в диффе-ренцировке зародышевых клеток.

Как у человека, так и у мыши развитие нормального ооцита, вероятно, требует наличия двух активных Х-хромосом. Либо в женских половых клетках не происходит инактивации Х-хромосомы, либо инакти-вированная Х-хромосома в ооцитах реактивируется. Как уже упоминалось, у человека зиготы ХО развиваются по женскому типу, однако происходящий при этом аномальный оогенез приводит к дегенерации яичников. У мыши зиготы с генотипом ХО также развиваются как самки, и у молодых особей сначала происходит нормальный оогенез, однако затем яичники дегенерируют. Таким образом, для поддержания нормальной плодовистости самок, вероятно, необходимы две активные Х-хромосомы.

Нормальный сперматогенез требует инактивации одной из Х-хромосом в первичных сперматоцитах, где цитологически эта хромосома обнаруживается в виде инертного тельца Барра. В сперматоцитах особей человека и мыши, имеющих генотип XXY, или у мышей генотипа XX Sxr инактивируется только одна из Х-хромосом, поэтому функционально активная сперма не образуется. Очевидно, Х-хромосома несет один или более генов, экспрессия которых при нормальном сперматогенезе должна отсутствовать.

Как отмечалось ранее и показано на рис. 17.21, развитие вторичных, или соматических, половых признаков является следствием половой дифференцировки гонад, что в свою очередь определяется набором половых хромосом. Развивающиеся семенники выделяют тестостерон, гормональный сигнал, вызывающий развитие по мужскому типу. В отсутствие этого сигнала развитие происходит по женскому типу. Развитие по мужскому типу находится под контролем единственного сцепленного с Х-хромосомой гена (Tfm + ), обусловливающего образование связывающегося с тестостероном белка, который присутствует в цитоплазме всех клеток как у самцов, так и у самок. Этот белок выполняет функцию регулятора, который активируется, связывая тестостерон (молекулу-эффектор). Затем комплекс белок-тестостерон входит в ядро и активирует гены, необходимые для дифференцировки по мужскому типу. У нескольких видов, включая человека, известна мутация гена Tfm, вызывающая синдром, называемый тестикулярной феминизацией. Клетки мутантных эмбрионов генотипа IJm/Y совершенно нечувствиРис. 17.24. Схема, показывающая роль тестостерона во вторичной половой детерминации репродуктивных органов человека. Вольфов проток (мужской) показан серым цветом, мюллеров проток (женский)-на рисунке имеет темный цвет; мочеполовой синус, включающий мочевой пузырь и мочеиспускательный канал- светлые. Два овальных образования-гонады: недифференцированные гонады (пустые), яичники (заполненные мелкими кружками) и семенники (содержащие канальца). (По Ohno S., 1971. Nature, 234, 134.)

XY + тестикулярная феминизация

тельны к маскулинизирующему действию тестостерона; вследствие этого все внешние вторичные половые признаки зародыша развиваются не по мужскому, а по женскому типу. Однако вместо яичников у таких особей развиваются семенники, которые подавляют развитие фаллопиевых труб и матки, секретируя другой мужской половой гормон, известный как /-фактор, что приводит к появлению слепого влагалища (рис. 17.24).

Как и клетки XY, клетки XX продуцируют рецептор тестостерона и способны реагировать на присутствие этого гормона. Введение тестостерона в зародыши генотипа XX или кастрированные зародыши XY вызывает развитие всех внешних вторичных половых признаков самца. Однако вследствие отсутствия ^.-фактора у таких эмбрионов развиваются как женские, так и мужские половые пути, что приводит к гермафродитизму.

Таким образом, сейчас начинает складываться связанная картина полового развития у млекопитающих. Благодаря изучению фенотипиче-ского проявления мутаций Sxr и Tfm этот процесс стал понятен в общих чертах. Однако для полного понимания этого процесса предстоит выяснить еще многие детали.

Механизмы генетической регуляции

Молекулярные механизмы, лежащие в основе примеров генетической регуляции, описанной в этой главе, в основном неизвестны. Однако генетический анализ сложных процессов развития позволил идентифицировать гены, играющие важную - возможно, даже главную-роль в процессах развития, как, например, гены ВХ-С у дрозофилы или 7Ягюкус у мыши. Генетические исследования помогают понять сложность генетических регуляторных механизмов, управляющих процессами развития, и сформулировать гипотезы, касающиеся их функций. Методики, использующие рекомбинантную ДНК, в настоящее время применяются для клонирования генов, играющих важную роль в процессе развития. С помощью этих методов изучают структуру генов и транскрипцию в отдельных клетках развивающегося зародыша. Первые результаты таких исследований мы обсуждали в гл. 16 при рассмотрении генов глобина человека. Вскоре появятся новые результаты.

Дополнение 17Л. Митотическая рекомбинация

Митотическую рекомбинацию между несестринскими хроматидами можно индуцировать путем рентгеновского облучения клеток на стадии G2 клеточного цикла (см. гл. 1). Индуцированная митотическая рекомбинация обычно происходит как обмен центромерного гетерохроматина, что в следующем митозе может привести (в половине случаев) к появлению двух дочерних клеток, гомозиготных по тем плечам хромосомы, по которым материнская клетка была гетерозиготной. Если материнская клетка гетерозиготна по аутосомным рецессивным мутациям, влияющим на развитие признаков взрослого организма-таким, как, например, для дрозофилы, форма щетинок, цвет кутикулы, или цвет глаз,-на фоне гетерозиготных клеток появляются клоны, полученные от гомозиготных дочерних клеток. Как показано на рис. 17.25, митотическая рекомбинация, индуцированная в глазном имагинальном диске, гетерозиготном по двум различным аллелям локуса white, приводит у имаго к образованию глаза, состоящего из двух клонов (расположенных рядом пятен), каждый из которых гомозиготен по одному из этих аллелей white.

Индуцированная ренгеновским облучением митотическая рекомбинация дает исследователям удобный метод изучения действия генов в процессе развития. Время облучения в процессе развития можно контролировать таким образом, что по эффекту митотической рекомбинации на признак взрослого организма определяется момент времени, когда было произведено изменение генотипа клетки. Митотическая рекомбинация, возникающая вследствие рентгеновского облучения, происходит в клетках развивающегося организма случайным образом, поэтому для того, чтобы найти клоны в интересующих исследователя органах (например, в глазах-см. рис, 17.25), необходимо проанализировать большое количество особей.

Митотическая рекомбинация была использована

страница 59
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75

Скачать книгу "Современная генетика. Том 2" (5.25Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(20.08.2019)