Гены, контролирующие развитие
В процессе развития клетка совершает выбор различных возможностей, которые позволяют ей стать предшественницей той или иной ветви генеалогического древа. Чтобы понять механизм такого выбора, необходимо идентифицировать соответствующие гены. Мутации в этих генах обусловливают нарушение развития, но это не единственный тип мутаций, приводящих к подобным последствиям. Так, некоторые мутации жизненно важных генов могут "укоротить" родословное древо, вызвав преждевременную гибель эмбриона. Мутации в генах, определяющих синтез специализированных белков, приводят к тому, что при внешне нормальном строении тела некоторые типы дифференцированных клеток будут функционировать аномально. Мутации генов, затригивающих выбор программ развития, приводит к нарушению общего плана строения тела: в результате нормальные дифференцированные клетки будут располагаться в организме аномально. Нарушение генеалогического древа может выражаться и в появлении аномального количества определенных клеток. Все перечисленные типы мутаций позволяют идентифицировать гены, контролирующие развитие. Каждая из ветвей генеалогического древа контролируется сложной комбинацией генов, многие из которых задействованы и в контроле других ветвей.
Мутация одного контролирующего гена приводит к грубому искажению родословного древа, например, при гетерохронных мутациях , в результате которых некоторые наборы клеток ведут себя согласно правилам, действующим на другом этапе нормального развития. Например, дочерняя клетка может вести себя подобно материнской или еще более ранним предшественницам, а ее потомки воспроизводят свойственный им фенотип и т.д. Таким образом, фрагмент генеалогического древа воспроизводится несколько раз и развитие всего организма нарушается.
Например, при мутациях гена lin-14 C.elegans , вместо того, чтобы следовать нормальной схеме клеточной дифференцировки, характеризующей последовательную смену 1, 2, 3 и 4 личиночных возрастов с последующим торможением делений, многие клетки мутантов по lin-14 воспроизводят схему, характерную для 1 личиночного возраста, проходя по 5 - 6 циклов линьки и продолжая воспроизводить кутикулу незрелого типа.
Другие мутации гена lin-14 имеют обратный эффект, вынуждая клетки достигать зрелого состояния преждевременно, в результате животное достигает дефинитивной стадии, обладая аномально малым количеством клеток. Такое преждевременное развитие реализуется у мутантов, характеризуемых дефицитом нормальной активности lin-14, задержки развития наблюдаются у мутантов с аномально высоким уровнем активности данного гена.
Таким образом, эффект продукта гена lin-14 состоит как бы в поддержании клеток в "молодом" состоянии, и, по всей вероятности, нормальное развитие подразумевает постепенное ограничение синтеза этого продукта по мере взросления животного. ( Ambros V., Horvitz H.R., 1987 , Chalfie M. et al., 1981 , Ellis H.M., Horvitz H.R., 1986 , Sternberg P.W., Horvitz H.R., 1984 .)
Смотрите также:
