Биологический каталог




Современная генетика. Том 2

Автор Ф.Айала, Дж.Кайгер

альных клеток вызывает отделение структурных частей протоонкогенов от регуляторных элементов. При последующей интеграции с геномом реципиента протоонкогены могут попасть под контроль сильных промоторов или других регуляторных элементов, которые обеспечивают аномальную (высокую или просто некоординированную) экспрессию этих генов, вызывающую трансформацию клеток. После того как такая интеграция уже произошла, в экспериментах по

вторичной трансформации передача трансформирующих генов будет происходить с высокой эффективностью.

Имеются экспериментальные данные, подтверждающие гипотезу о том, что активация протоонкогенов происходит при перестройках генетического материала, приводящих к увеличению скорости транскрипции соответствующих генов. Как уже упоминалось, некоторые белки, кодируемые вирусными онкогенами, например pp60sre, найдены и в нормальных клетках, однако в гораздо меньших количествах, чем в раковых. Более того, показано, что возникновение ряда онкогенов связано с хромосомными перестройками. Ген человека с-тус, гомологичный вирусному онкогену, который вызывает опухоли цыплят и других птиц, картируется вблизи одного из концов хромосомы 8. Было найдено, что у больных лимфомой Беркитта налицо транслокация терминальной части восьмой хромосомы (обычно на хромосому 14). При этой транслокации точка разрыва приходится как раз на локус протоонкогена с-тус, который, таким образом, попадает под контроль регуляторных элементов хромосомы 14, ответственных за транскрипцию гена тяжелой цепи иммуноглобулина (рис. 18.22).

Альтернативная гипотеза, не исключающая предыдущую, предполагает, что активация онкогенов происходит в кодирующей области структурных генов. Эта гипотеза подтверждается наблюдениями (см. Дополнение 20.1, опыты Эймса) о том, что такие канцерогенные факторы, как радиация и некоторые химические агенты, одновременно служат источниками возникновения различных мутаций. Сейчас известно, что активация некоторых онкогенов в ряде случаев вызывается мутациями в структурной части генов, тогда как в других случаях активация оказывается связанной с действием «чужих» регуляторных элементов.

Насколько верно представление о том, что разные типы рака вызываются разными онкогенами? Специфичность трансформирующих генов исследовали методами рестрикционного анализа. В этих опытах изучали, насколько определенный набор рестриктаз инактивирует трансформирующую способность онкогенных последовательностей ДНК. При этом инактивация означала, что последовательность нуклеотидов, необходимая для трансформации, содержит сайт узнавания для данной рестриктазы. Все трансформирующие последовательности, инактиви-руемые определенным (достаточно большим) набором рестриктаз и не затрагиваемые другими рестриктазами, считали идентичными.

Результаты таких исследований проиллюстрированы табл. 18.11, в которой виды раковых опухолей сгруппированы по тканям, которые они поражают. Видно, что канцерогенез определенной ткани вызывается одними и теми же трансформирующими генами вне зависимости от первичного индуцирующего агента и от того, экспрессируются ли они у человека или у мыши. Различные онкогены индуцируют трансформацию различных тканей. Например, из второй строки табл. 18.11 следует, что одни и те же рестриктазы расщепляют онкогены в ДНК всех семи исследованных карцином молочной железы. При этом некоторые опухоли были обнаружены у мыши, другие-у человека, некоторые из них были спонтанными, тогда как в других случаях их индуцировали химические соединения или вирусы. Профиль чувствительности онкогенов этих карцином к рестриктазам Ват HI, Есо RI, Hind III, Xho I и устойчивость к Pvu II и Sac I являются тканеспецифичными и не характерны для онкогенных ДНК других типов тканей.

Из данных шестой строки табл. 18.11 следует, что не все лимфомы Т-клеток обладают сходным типом инактивации. Рестриктаза Хпо I инактивирует трансформирующую активность ДНК, выделенной из двух линий мышей, BALB/C и С57, но неспособна к инактивации трансформирующей активности ДНК четырех линий клеток человека. Вероятно, все эти клетки содержат общий онкоген, расщепляемый Ват HI и Hind III, но не Есо RI. Таким образом, данный ген является полиморфным по устойчивости к рестриктазе Xho I.

Специфичность трансформирующих последовательностей многих человеческих карцином была подтверждена при исследовании повторяющихся последовательностей, сцепленных с этими онкогенами. Различные повторяющиеся последовательности ДНК фланкируют онкогены, которые способны индуцировать различные типы опухолей. Среди этих опухолей - ретинобхастома, карцинома мочевого пузыря, карцинома ободочной кишки и промиелоцитная лейкемия. Интересное исключеТаблица 18.11. Рестрикционный анализ трансформирующих последовательностей ДНК, активированных в неопластических клетках

Тип клеток Вид Индукция Кол-во Трансформирующая активность после

опухоли незав. обработки

транс- _____ __ _____—.

форма- Ват Есо Hind Pru Sac Xho ций HI RI III II I I

Трансформированные Мышь

фибробласты

Карцинома молочной Человек

железы Мышь

Опухолевые предшественники В-клеток

Лимфома В-клеток

Опухолевые зрелые

В-клетки (миелома,

плазмацитома) Лимфома Т-клеток

Опухолевые зрелые Т-хелперные клетки

Химическая

Спонтанная Химическая Вирусная Спонтанная

Спонтанная Химическая

Спонтанная

Химическая

Вирусная

Радиационная

Спонтанная

Вирусная

4 + — - н.о н.о +

7 + + + -- +

4 - + + н.о н.о —

5 — 4- + н.о н.о + 4 + + + + - +

7 + - + н.о н.о + 2 + + — н.о н.о —

н.о-не определялось. (По Cooper G.H., 1982. Science, 218, 801-806.)

ние из этого правила представляют собой легочная карцинома и карцинома ободочной кишки, онкогены которых соседствуют с идентичными повторяющимися последовательностями. Характерно, что обе эти карциномы имеют также сходный тип рестрикционной инактивации в экспериментах по трансформации. Поскольку эти опухоли поражают разные виды эпителиальных тканей, то вполне возможно, что они индуцируются сходными онкогенами. Это предположение подтверждается тем фактом, что онкогены как легочной карциномы, так и карциномы мочевого пузыря (последняя также поражает эпителиальную ткань) у человека гомологичны вирусному онкогену ras.

Остается непонятным, по какой причине ДНК из примерно 50% исследованных опухолей оказываются неспособны вызвать раковое превращение клеток линии NIH3T3. Возможно, в этих случаях у исходных линий опухолевых клеток неоплазия обусловлена гомозиготным состоянием рецессивного онкогена. Альтернативная возможность заключается в том, что клетки NIH3T3 вообще не способны трансформироваться под действием некоторых онкогенов. Кроме этого, остается возможным объяснение, основанное на представлении о том, что некоторые формы рака имеют эпигенетическое происхождение, а не связаны непосредственно с генетическими изменениями. Согласно таким представлениям, ДНК подобных опухолей неспособна вызывать раковую трансформацию, поскольку она сама по себе не содержит каких-либо онкогенов.

Генетика соматических клеток растений

Существенное преимущество растений по сравнению с животными, важное для генетики соматических клеток, заключается в том, что гаплоидные клетки растений можно культивировать in vitro. В процессе онтогенеза всех растений происходит смена гаплоидных и диплоидных фаз. У мхов и печеночников доминирует гаплоидная фаза. Эта фаза, называемая гаметофитом, сохраняется и у высших растений, хотя у них она сильно редуцирована. В процессе мейоза образуются мужские и женские клетки, которые проходят несколько митотических делений. Диплоидность восстанавливается при оплодотворении. Клетки гаплоидной фазы можно поддерживать в культуре. В такой культуре клеток легко тестировать проявление рецессивных маркеров подобно тому, как это делается при работе с ауксотрофными маркерами бактерий. При использовании соответствующих селективных сред можно проводить скрининг больших популяций клеток, подбирая условия, при которых способность к пролиферации сохраняют только нужные мутанты.

На рис. 18.23 изображена схема получения диплоидного растения табака, несущего определенную комбинацию генов с использованием методов генетики соматических клеток. Важный этап в биосинтезе аминокислот Nicotiana tabacum осуществляет нитратредуктаза, превращающая нитраты в нитриты. Для синтеза этого фермента необходимы два гена. При использовании соответствующих селективных сред в культуре гаплоидных клеток табака, отобраны мутации спх и nia, затрагивающие оба гена. Ни одна из гаплоидных линий, несущих мутации в этих генах, не способна использовать нитрат в качестве источника азота. При слиянии комплементирующих линий образуется диплоид, имеющий генотип спх/ + и nia/ +, способный расти на нитрате как на единственном источнике азота.

Методы генетики соматических клеток растений имеют много важных приложений, поскольку растительные клетки в культуре в отличие от клеток животных обладают очень важным свойством-из одной растительной клетки можно получить целое растение. У животных линия клеток, которые затем образуют гаметы, отделяется от соматических клеток на ранних этапах индивидуального развития особи. По мере этого развития соматические клетки специализируются, при этом они теряют способность при делении восстановить целую особь. У растений генеративные клетки не существуют в виде отдельной клеточной суб-по-пуляции: цветок формируется из неспециализированных соматических клеток. Тотипотентность растительных клеток, выращенных в культуре, была впервые показана в 1958 г. Одиночная клетка моркови при пролиферации давала массу недифференцированных клеток, так называемый каллус, которые на среде, содержащей растительные гормоны, подвергались дифференцировке, образуя корни и стебель. На стебле формировались цветы и затем семена. Из этих семян затем вырастали нормальные растения.

Потенциальные приложения этого явления очевидны. Клетки, которым при помощи методов генетики соматических клеток приданы желаемые наследственные признаки, можно

страница 67
< 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
(16.09.2019)