Влияние индукции на активность генов

Согласно приведенной выше модели, эктодерма и энтодерма специфицируются как таковые автономно. Лишь мезодерма приобретает свой статус путем индукции. Эта модель появилась на свет

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.

58 ГЛАВА 8

Рис 8.20. Региональная специфичность индукции мезодермы. выявляемая рекомбинацией клеток 32-клеточного зародыша Xenopus. Клетки анимального полюса комбинировали с изолированными вегетативными бластомерами, взятыми по отдельности. Для идентификации клеток анимального полюса их метили флуоресцеином. Данные о специфичности индуцированных структур, возникших при таких рекомбинациях, суммированы справа, (По Dale, Slack, 1987.)

благодаря недавним исследованиям, в которых удалось идентифицировать клеточные РНК (такие методики будут изложены подробнее в гл. 10). Сарджент и др. (Sargent et al., 1986) диссоциировали ранние бластулы шпорцевой лягушки (от 32- до 128-клеточной стадии) на составляющие их клетки, удаляя оболочку оплодотворения и помещая зародышей в культуральную среду, не содержащую ионов Са и Mg. Они решили выяснить, будут ли эти диспергированные клетки по прошествии соответствующего времени синтезировать мРНК, специфичные для данного зародышевого листка. Результаты исследований показали, что гены, специфичные для энтодермы или синтеза специфического белка кишечника) и для эктодермы (для синтеза определенного белка цитоскелета), активируются и с них транскрибируются новые мРНК даже в диспергированных клетках. Это открытие позволило предположить, что клетки энтодермы регулируются автономно содержащимися в них цитоплазматическими факторами. Однако гены, специфические для мезодермы (гены α -актина), не активируются в изолированных клетках. Когда зародышей диссоциировали даже на 128-клеточной стадии, в потомках диссоциированных клеток не удалось обнаружить мРНК α -актина. Но этот ген можно было активировать, если клеткам давали возможность формировать скопления и таким образом взаимодействовать между собой. Отсюда следует, что экспрессия генов мезодермы требует, по-видимому, взаимодействия по меньшей мере двух типов клеток.

Наблюдения Ньюкопа были также подтверждены Гёрдоном и др. (Gurdon et al., 1985). Если морфологические исследования Ньюкопа правильны, то вегетативные клетки, помещенные непосредственно под клетки анимального полушария (которые в норме дают эктодермальные ткани), должны индуцировать в них активность α -актинового гена. У зародыша на стадии средней бластулы Гёрдон и его коллеги отрезали клетки краевой зоны и рекомбинировали клетки анимального полюса с массой вегетативных клеток (рис. 8 22). Они обнаружили, что в клетках анимального полюса началась транскрипция специфичной для мезодермы мРНК α -актина. Вегетативные клетки индуцировали включение специфического для мезодермы гена в презумптивной эктодермальной ткани. Одновременно эти взаимодействия вызывали утрату специфической активности эктодермальных генов (Sargent et al., 1986).

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.

Рис. 8.21. Схема, иллюстрирующая индукционные взаимодействия в раннем развитии Xenopus. В период оогенеза возникает анимально-вегетативная полярность. После оплодотворения происходит перераспределение цитоплазмы, которое подразделяет вегетативную область на дорсо-вегетативную (ДВг) и вентро-вегетативную (ВВг) области. В период дробления осуществляется индукция мезодермы: ДВг-область индуцирует в лежащих над ней дорсальных краевых клетках активность организатора (О), тогда как Β Β г-область индуцирует осевую мезодерму (М). Полярность этой мезодермы (M1, М2, МЗ, М4) является отражением полярности подстилающих ее вентральных клеток. В период гаструляции вентральная и боковая мезодерма перемещаются по сторонам зародыша (на рисунке не показаны), а дорсальная мезодерма распространяется (O1, О2, ОЗ, О4) и индуцирует лежащие над ней эктодермальные клетки. Эта индукция побуждает эктодермальные клетки к превращению в нейральные клетки (H1, Н2, НЗ, Н4). Таким образом, полярность энтодермы передается нейральной ткани. Неиндуцированная эктодерма (А) становится эпидермисом (Э). (По Smith et al., 1985.)

Рис. 8.22. Опыты анимально-вегетативной рекомбинации. А. У зародышей на стадии 8 бластомеров удаляли краевые (экваториальные) клетки и приводили в контакт анимальные и вегетативные клетки. Б. Специфический длямышц актин был обнаружен в краевой (экваториальной) области и в рекомбинированных анимальных и вегетативных клетках, но не в анимальных и вегетативных клетках, культивируемых по отдельности. Помимо этого меченный радиоактивной меткой фрагмент специфичного для мышц актинового гена гибридизировали с мРНК этого гена (если она присутствовала). Затем добавляли нуклеазу, которая должна была разрушить любую одноцепочечную ДНК, но оставить ДНК-РНК-гибриды. Полученные ДНК-РНК-гибриды были подвергнуты электрофорезу в полиакриламидном геле и определены с помощью радиоавтографии. Радиоактивный фрагмент гена был защищен от переваривания только в тех случаях, когда присутствовала специфичная для мышц актиновая мРНК. (По Gurdon et al., 1985; фотография с любезного разрешения J. Gurdon.)

Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с.

60________________ ГЛАВА 8 ___________________________________________________________________