|
|
Механизм амплификации рибосомных геновВ диплоидной клетке лягушки имеются две гомологичные области генов больших рРНК. Каждая область содержит примерно 450 копий единиц
Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с. 116_______________ ГЛАВА 11_______________________________________________________________________________
транскрипции, описанных в предыдущем разделе, и внутри каждой области эти копии разделены не транскрибируемыми спейсерами. Все наборы генов рРНК на хромосоме идентичны, а нетранскрибируемые спейсеры даже на одной хромосоме разные по длине на разных участках. Можно было бы ожидать, что ооцит на стадии диплотены (когда репликация ДНК уже закончилась) будет содержать всего 4 х 450, или приблизительно 1800 генов, кодирующих рРНК. Но этого явно недостаточно! Вместо нескольких тысяч копий обнаруживается около миллиона генов рРНК. Видны не четыре ядрышка, а тысячи (рис. 11.9). Эти добавочные ядрышки лежат внутри ядра, но не присоединены к какой-либо хромосоме, как обычные ядрышки. Сравнивая эффективность гибридизации радиоактивной 28S-pPHK ооцита с ДНК соматической клетки, исследователи определили, что в ооците генов рРНК в 1500 раз больше, чем обычно. Если каждое ядрышко содержит 450 копий генов, то общее число генов для предшественников больших рРНК в ооците амфибий можно оценить как 6,8 х 105. Амплификацию можно изучать также с помощью метода центрифугирования в градиенте хлорида цезия. При центрифугировании фрагментированной ДНК в таком градиенте фрагменты седиментируют в соответствии со своей плавучей плотностью. Плавучая плотность ДНК из соматических клеток X. laevis составляет в среднем 1,699 г см–3. Распределение по плотности для фрагментированной ДНК из ооцитов несколько отличается (рис. 11.10). В этом случае наблюдается второй или «сателлитный» пик, обусловленный содержанием ДНК из амплифицированных генов рРНК. Состав осно-
Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с. __________________ ИЗМЕНЕНИЕ ТРАНСКРИПЦИИ В ХОДЕ РАЗВИТИЯ_______________________________________ 117
ваний этой ДНК придает ей большую плавучую плотность (1,729 г см–3), чем плотность основной массы ДНК Xenopus. ДНК из клеток X. laevis имеет в среднем 40% ГЦ-пар, тогда как рибосомные гены - 67% ГЦ-пар. Поэтому рибосомные гены характеризуются большей плотностью, чем большинство других генов. В соматических тканях рибосомные гены составляют лишь 0,06% генома и не образуют заметного отдельного сателлитного пика. Однако, когда эти гены амплифицированы в 1500 раз, они образуют зону тяжелой ДНК, легко отличимую от основной зоны. Эта ДНК будет гибридизоваться только с рибосомной ДНК, но не с другими генами. Не вызывает сомнений, что мы наблюдаем специфическую амплификацию гена – амплификацию, которая позволяет транскрибировать чрезвычайно большое количество РНК (Brown, Dawid, 1968). Следующий интересующий нас вопрос как происходит амплификация этих генов? И хотя нам неизвестны детали механизма амплификации, мы располагаем некоторыми подходами к его выяснению. Мы знаем, например, что экстрахромосомные ядрышки образуются на стадии пахитены в профазе мейоза непосредственно перед диплотеной. В самом деле, для этой стадии характерна «пахитенная шапочка», которая представляет собой большую массу экстрахромосомной ДНК. Таким образом, добавочные гены синтезируются на стадии пахитены мейоза и транскрибируются на стадии диплотены. Когда ядро ооцита дезинтегрируется в ходе первого деления мейоза, добавочные ядрышки выходят в цитоплазму и разрушаются. Один из наиболее интересных подходов к механизму амплификации связан с тем, что в каждом отдельном экстрахромосомном ядрышке участки нетранскрибируемых спейсеров имеют одинаковую длину (Wellauer et al., 1976). Однако среди хромосомных кластеров генов в одних и тех же клетках имеется заметная гетерогенность по длине спейсеров, поэтому экстрахромосомные ядрышки не являются простыми копиями всего хромосомного ядрышка. Одна из моделей, с помощью которой можно объяснить образование сотен транскрипционных единиц рибосомных генов, разделенных идентичными нетранскрибируемыми спейсерами, это модель катящегося кольца. Аналогичный механизм
Гилберт С. Биология развития: В 3-х т. Т. 2: Пер. с англ. – М.: Мир, 1994. – 235 с. 118_______________ ГЛАВА 11___________ _______________________________________________________________
репликации характерен для многих вирусов. В ооците один набор рибосомных генов каким-то образом отсоединяется от хромосомы и сворачивается в кольцо. В кольцо вводится ник (разрыв одной цепи), и с этого ника начинается синтез ДНК в обоих направлениях. Таким путем могут быть синтезированы идентичные копии рибосомных генов и их спейсеров (рис. 11.11). Электронные микрофотографии амплифицированных генов (Hourcade et al., 1973; Rochaix et al., 1974) подтверждают эту модель. На этих микрофотографиях выявляются замкнутые кольца, типичные для экстрахромосомных ядрышек, а также структуры типа «лариатов» (лассо), которые, по-видимому, представляют собой промежуточные продукты катящегося кольца (рис. 11.12). 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
1 Повторяющиеся гены – этогены, которые всегда присутствуют в геноме в большом числе копий; этот признак наследуется. Гены 5S-pPHK, представленные тысячами копий на геном, составляют набор повторяющихся генов. Амплифицированные гены – это гены, присутствующие в количестве многих копий только в определенных клетках. Эта множественность не наследуется. Гены для 28S-, 18S- и 5,8S-pPHК – повторяющиеся (около 900 раз на 1 клетку) и амплифицированные (в ооците).
