Биологический каталог




Современная генетика. Том 2

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

твует показанному на рис. 17.27. На этом рисунке также приведены результаты реципрокного эксперимента-яйца собраны при 29°С и перенесены в 17°С. Какова ваша интерпретация этих данных?

17.9. Данные, представленные в таблице, взяты из оригинальной работы Стерте-ванта, посвященной исследованию гинандроморфов D. simulans. В них отражено число случаев, когда клетки следующих

у

УЛЛЛЛ\0 \л.ЛЛЛ/0ЛЛЛЛ\0ЛЛЛЛЛО

Sb +

V^WU:'JWVVV f—Ь -—

Sb +

\VVW^VWVA - \ -\

+ Ubx

WMOAAW 1—1 —

+ Ubx

WMQMW 1—I

исходит только в нескольких клетках личинки, и вероятность того, что оба события произойдут в одной и той же клетке, очень низка.

органов-хоботка (Ни), крыла (W), абдоминальных тергитов (t), абдоминальных стернитов (s) и гениталий - различались по полу у 758 гинандроморфных половин мух (поскольку мухи билатерально симметричны, анализ одной мухи дает два набора данных относительно частоты, с которой разделительная граница проходит между двумя зачатками). Используя компас и линейку, как можно точнее постройте на основе этих данных карту зачатков. Расстояние приводите в стертах. Не забудьте о том, что, как и в генетических картах хромосом, аддитивность лучше всего проявляется в случае малых расстояний.

17.10. Митотическая рекомбинация

может быть индуцирована путем рентгеновского облучения развивающегося организма. Если хромосомы несут соответствующие генетические маркеры, клональные потомки клетки, в которой

произошла митотическая рекомбинация,

могут быть идентифицированы, как показано на рис. 17.25. Возможные результ аты

митотической рекомбинации в клетках

дрозофилы генотипа у/у+,

SbUbx+ /Sb+ Ubx приведены на рис. 17.28. Х-хромосома гетерозиготна по мутации yellow, вызывающей желтый цвет кутикулы и щетинок; третья хромосома гетерозиготна по мутации Stubble (Sb), вызывающей появление коротких щетинок, и по мутации Ultrabithorax (Ubx). В гомозиготном состоянии мутация Ubx приводит к превращению метаторакса (ТЗ) в ме-зоторакс (Т2) (рис. 17.14), а также и другим трансформациям, вызывающим гибель особи перед ее выходом из куколки. Клоны клеток Ubx/Ubx идентифицируют по наличию у имаго нормальных щетинок вместо коротких и по появлению в метатораксе имаго некоторых структур мезоторакса, например клеток крыла и крупных щетинок (в нормальном метатораксе крупные щетинки полностью отсутствуют). Как вы используете эту генетическую систему и рентгеновское облучение, чтобы установить, в какое время в процессе развития происходит действие гена Ubx +, которое вызывает выбор клетками пути развития метаторакса, а не мезоторакса?

19-1355

18

Генетика

соматических клеток: картирование генома человека

Традиционные методы генетического анализа, разработанные Менделем, основаны на переходе из диплоидного состояния в гаплоидное в процессе мейоза. Восстановление диплоидности происходит при оплодотворении. Изменения плоидности обеспечивают сегрегацию генов, то есть их распределение в потомстве. Несколько десятилетий назад было показано, что соматические клетки эукариот можно размножать in vitro, т.е. поддерживать в виде так называемых клеточных культур (рис. 18.1). У этих культивируемых in vitro клеток в норме не происходит смены диплоидной и гаплоидной фаз. Тем не менее существуют различные способы, позволяющие изучать определенные генетические феномены на культурах клеток. Существенным преимуществом клеточных культур является то, что возникновение новой клеточной генерации занимает несколько часов, тогда как появление нового поколения на уровне целой особи-это месяцы или годы. Дополнительное преимущество для изучения генетики человека-это возможность комбинировать наследственные детерминанты клеток в культуре, поскольку проведение направленных скрещиваний между людьми, естественно, невозможно. Недавно были разработаны способы получения гибридных клеток, содержащих наследственную информацию различных видов организма, например человека и мыши. Такие гибриды нельзя получить другими способами, т.е. на уровне целых организмов.

Распределение хромосом при размножении клеток культуры происходит по механизму митоза. Обычно клеточная линия является потомком одной клетки (и, таким образом, представляет собой клон) или нескольких клеток ткани определенного типа. В лабораторных условиях растительные и животные клетки чаще всего проходят лишь ограничен

ное число делений, а затем гибнут. Однако в распоряжении исследователей есть и линии, клетки которых способны расти неограниченно долго. Такие линии обычно получают из раковых клеток. Способность к длительному размножению этих клеток в культуре несомненно связана с неограниченной пролиферативной способностью раковых клеток в живом организме.

Клетки прокариот, например Е. coli, гаплоидны, для соматических клеток эукариот характерна диплоидность. Это ограничивает возможности генетического анализа, так как рецессивные аллели не выявляются в гетерозиготе. Растительные клеточные линии, состоящие из гаплоидных клеток, можно получить при культивировании клеток гаметофитов. Это позволяет отбирать ауксотрофные мутанты и производить другие манипуляции подобно тому, как это делается для гаплоидных микроорганизмов. Клеточные линии животных могут стать «функционально» гаплоидными при утере целых хромосом или их частей. К этому же приводит инактивация генов с помощью транслокаций или других хромосомных перестроек. Например, в линии клеток яичника китайского хомячка один из двух аллельных генов в целом ряде ло-кусов инактивирован в результате хромосомных перестроек. Хромосомный набор длительно поддерживающихся культур клеток отличается от набора нормальных клеток. При культивировании часто

Рис. 18.2. Различия в размерах между клетками человека и бактериями. На микрофотографии показано ядро эукариотической клетки в окружении множества бактерий. Ввиду сильных различий в размере число человеческих клеток в лабораторной культуре значительно меньше числа клеток в культуре бактерий. (Courtesy of W. R. Breg, Yale University.)

происходят потери хромосом, некоторые сегменты хромосом могут делегироваться, дуплицироваться или перемещаться. Возникающие аномалии можно использовать для картирования генов и других генетических исследований.

Наиболее очевидные успехи генетики соматических клеток связаны с картированием генов человека. Этой теме посвящена основная часть данной главы. Некоторые примеры применения генетики соматических клеток к растительным клеткам приведены в последнем разделе главы.

Геном человека

Гаплоидный геном человека содержит 3 -109 п.н. Повторяющиеся последовательности ДНК составляют около 30%. Количество копий этих последовательностей в геноме человека варьирует от единиц до нескольких тысяч. Остальные 70%, т.е. приблизительно 2-Ю9 п.н., представляют собой «уникальные» последовательности, присутствующие в виде одной или единичных копий. Около 90% РНК, транскрибируемой с уникальной ДНК (гяРНК), не покидает ядро клетки. Только 10%, что соответствует в хромосоме 2-108 п.н., транспортируется в цитоплазму, где происходит трансляция. Исходя из того, что процессирован-ная мРНК, кодирующая белок, состоит в среднем из 1500 нуклеотидов, можно подсчитать, что человеческий геном содержит информацию для кодирования около 130000 белков (2-108 :1 500= 130000). Часто структурные гены, кодирующие те или иные полипептиды, содержатся в геноме человека в виде нескольких копий. Нет точного способа определения доли таких генов или степени их повторяемости. Тем не менее есть основания полагать, что число различных полипептидов, кодируемых геномом человека, находится в диапазоне от 30000 до 100000.

Для оценки числа структурных генов в геноме человека можно предложить следующий подход. Известна нуклеотидная последовательность фрагмента ДНК величиной 60000 п.н., содержащего гены р-глобиново-го семейства (рис. 18.3). Этот фрагмент ДНК входит в состав одиннадцатой хромосомы и содержит пять функциональных структурных генов: Р, 8, Ау, °у и е, которые кодируют четыре различных полипептида (два гена у кодируют идентичные белки). Таким образом, на каждый белок приходится по 15000 (60000:4) пар нуклеотидов. Сходные данные получены при изучении генов ос-глобинового семейства. Фрагмент ДНК величиной 30000 п.н., расположенный в шестнадцатой хромосоме, со дер

жит три функциональных гена: al, a2 и которые кодируют два белка, а и С,. И в этом случае получается то же соотношение -15 ООО п. н. на индивидуальный белок. Если принять эту цифру за среднее количество ДНК человеческого генома, приходящееся на один белок, то можно заключить, что гаплоидный геном кодирует 2-109 :1,5-104 = 130000 индивидуальных полипептидов. Число различных структурных генов может быть несколько меньше в том случае, если средний уровень повторяемости по геному в целом окажется выше, чем у генов глобинового семейства.

Картирование десятков тысяч генов представляет собой чрезвычайно трудную задачу, хотя ее и облегчает то, что некоторые гены собраны в группы, так называемые кластеры. Кластеризованное расположение имеют гены глобинов, белков главного комплекса гистосовместимости, иммуноглобулинов. Трудности изучения генетики человека обусловлены тем, что анализируемое потомство малочисленно, поколения сменяются медленно, а подбор пар, естественно, не поддается планированию. Задача картирования человеческого генома оказалась существенно облегченной благодаря освоению методов работы с соматическими клетками.

Ген, ответственный за цветовую слепоту (дальтонизм), был локализован в Х-хромосоме в 1911 году. Особенности наследования генов, сцепленных с Х-хромосомой, позволили отнести к этой группе сцепления более чем 100 локусов. Хромосомная локализация аутосомных генов была впервые проведена в 1968 году. Определено расположение локуса, кодирующего антигены групп крови Даффи, которые, подобно антигенам группы АВО и другим антигенам крови, находятся на поверхности эритроцитов. Сравнение наследования изучаемого гена с распределением аберрантной хромосомы 1 показало, что он локализован в этой хромосоме. С тех пор на основ

страница 61
< 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
(18.11.2019)