олны), а также активность РНК-полимеразы. При этом наблюдали три больших пика активности фермента. Когда фракции, входящие в каждый пик, объединили, вновь нанесли на колонку и элюировали, то во всех случаях образовывался только один пик. Следовательно, взаимного превращения не было. Отсюда можно заключить, что существуют но крайней мере три основные формы полимеразы. В ядрах клеток печени крысы также обнаружено три пика. Один из них связан с ядрышком. Возможно, эта полимсраза ответственна за синтез рРНК. Другие две формы находятся в ядерном соке. Они также могут транскрибировать какие-то специфические участки генома.

Было обнаружено, что некоторые бактерии имеют множественные формы РНК-полимераз. Полученные на этих объектах результаты также свидетельствуют в пользу того, что ,в ходе развития РНК-полимеразы могут участвовать в дифференциальной транскрипции. Например, полимераза Е. coli представляет собой большую молекулу с мол. весом 400 ООО. В состав полимера входят две различные субъединицы, ответственные за активность фермента. Однако, кроме этого основного комплекса, есть дополнительные субъединицы. Одна из них называется сигма-фактором и может быть выделена из нативного фермента. Если сигма-фактор присутствует, фермент быстро синтезирует РНК, используя в качестве матрицы различные виды ДНК — собственную ДНК, ДНК тимуса теленка и ДНК фага Т4. Без сигма-фактора фермент сохраняет способность транскрибировать две первые ДНК, но почти не способен транскрибировать ДНК фага Т4. Опыты показали, что в отсутствие сигма-фактора снижается способность фермента связываться с ДНК фага Т4 и инициировать транскрипцию.

Аналогичное явление было обнаружено и у спорообразующей бактерии Bacillus subtilis. Вегетативные клетки можно заразить

вирусом, называемым фе. Попав внутрь, вирус размножается и разрушает клетку. Если клетки начали образовывать споры, их можно заразить вирусом, однако вирус в них не размножается и спорообразование нормально завершается. Когда зараженные споры прорастают и превращаются в вегетативные клетки, вирус в них размножается и клетки погибают. Эти события совпадают с изменением конформации РНК-полимеразы. В полимеразе вегетативной клетки есть особая белковая субъединица. Полимераза спорообразующей клетки лишена ее. Первая может транскрибировать ДНК вируса, вторая — нет. Были изучены также мутантные линии В. subtilis, которые не могут начать спорообразование. Все они содержат только одну форму полимеразы, свойственную вегетативным клеткам.

В качестве последнего примера рассмотрим полимеразу, обнаруженную в клетках Е. coli, зараженных фагом Т7. Этот фермент резко отличается от фермента нормальной клетки. Он меньше (мол. вес 100 000) и состоит из единственного полипептида. Оп кодируется геном фага. Исследование процесса заражения клетки фагом Т7 показано, что после того, как ДНК фага проникает в клетку, ее РНК-полимераза транскрибирует три гена фага и появляются соответствующие белковые продукты. Среди них — полимераза фага Т7. Она уже может транскрибировать остальную часть генома вируса, что она и делает. Это объясняет так называемые ранние и поздние функции.

Значение этих опытов очевидно. Клетка, вступившая на путь дифференцировки, должна транскрибировать блок генов. Один из этих генов должен кодировать несколько видоизмененную РНК-полимеразу, способную узнавать следующий блок генов, который необходимо транскрибировать. Тем временем фермент, ответственный за транскрипцию предыдущего блока, должен исчезнуть. Так могла бы быть обеспечена наблюдаемая временная последовательность транскрипции.

Гистоны — белки, связанные с ДНК. Гистоны — основные белки, очень богатые двумя аминокислотами: лизином и аргинином. Они связаны с ДНК практически во всех клетках эукариот и являются основными белковыми компонентами хромосом.

Некоторые исследователи считают, что гистоны одни иди вместе с другими белками хромосом регулируют транскрипцию. По их представлению, может транскрибироваться только «голая» ДНК, а ДНК, маскированная белком, не может. В таком случае ядра клеток печени должны были бы иметь одну популяцию гистонов, а ядра клеток мозга — другую. Изменение программы развития должно было бы достигаться изменением популяции гистонов.

Теном

_„мг, \w транспортны™лл \л<« белками J

/ Связывание \ 1 с защитными \

•Транспорт< 11 тйпиммптшл, |

Цитоплазлшти-ческая РНК

(Ш. транспорте. ! и тзоииление \

Полисомы

разрушение 1 оставшейся \ мРНК

v- (фическии \

[фактор ини] хцищштрат-\ ляици/

/Общий\ i контроль I \ транс- / Ч ляции /

. .У

\

Рис. 15-16. Возможные уровпн регуляции активности гепов в клетках пукариот.

Заключение

На рис. 15-16 схематически изображены все основные моменты, обсуждавшиеся в разделе дифференциальной активности генов. Ключевым словом к этой схеме является слово «возможно».

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Britten R. J., Kohne D. E., Science, 161, 529, (1968).

Thomas C. A., Jr., Hamkalo B. A., Misra D. N., Lee C. S., Journal of Molecular

Biology, 51, 62Г(1970). Britten R. J., Davidson E., Science, 165, 349 (1969). Callan H. G. J., Cell Science, 2, 1 (1967).

Sussman M., Sussman R., Symposium Society General Microbiology, 19, 403 (1969).

Sussman M., Newell P. C, in: Molecular Genetics and Developmental Biology,

Englewood Cliffs, N. J., Prentice-Hall, 1972. Fantoni A., de Lachapelle A., Rifkind R. A., Marks P. A., Journal of Molecular

Biology, 33, 79 (1968). Marks P. A., Bank A., Federation Proceedings, 30, 977 (1971). Beerman W., Clever U., Scientific American, April 1964.

Brown D. D., in: Current Topics in Developmental Biology, IT, New York, Academic. Press, 1967.

Miller 0. L., Jr., Beatty B. R., Journal of Cellular Physiology, 74, Suppl. 1, 225 (1969).

Gross P. R., in: Current Topics in Developmental Biology, II, New York, Academic Press, 1967.

Gross P. R., in: Molecular Genetics and Developmental Biology, M. Sussman,

ed., Englewood Cliffs, N. J., Prentice-Hall, 1972. Stephens R. L., Molecular Genetics and Developmental Biology, M. Sussman,

ed., Englewood Cliffs, N. J., Prentice-Hall, 1972. Davidson E. H., Gene Activity in Early Development, New York, Academic

Press, 1969.

Attardi G., Parnas H~., Hwang Mt I. H., Attardi В., Journal of Molecular Biology, Й0, 145 (1966).

Soiero R., Vaughan M. H., Warner J. R., Darnell J. E., Jr., Journal'df Cell Biology, 39, 112 (1968).

Darnell J. E., Jr., in: Molecular Genetics and Developmental Biology, M. Sussman, ed., Englewood Cliffs, N. J., Prentice-Hall, 1972.

Спирин A. C, Europian Journal of Biochemistry, 10, 20 (1969).

Harris II., Sidebottom E., Grace D. M., Bramwell M. E., Journal of Cell Science, 4, 499 (1969).

Hey wood S. M., Proceedings National Academy Sciences, 67, 1782 (1970). Boeder R. G., Butter W. J., Nature, 224, 234 (1969).

Roeder R. G., Rutter W. J., Proceedings National Academy Sciences, 65, 675 (1970).

Burgess R. R., Travers A. A., Dunn J. J., Bautz E., Nature, 221, 43 (1969). Sonnenshein A. L.} Losick R., Nature, 227, 905 (1970). Chamberlain M., McGrath J., Waskell L., Nature, 228, 227 (1970).

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Агрегация клеток зародышей 194,195

— слизевика 134, 135 Активация яиц 165, 166 Аминокислоты 19

— гистидин, биосинтез 53, 54

— кодирование 38 Амфибии, гаструляция 173

— дробление 168

Анемия серповидноклеточная 198, 199

Антигены 205

— тканевые 211, 212 Антитела 18, 204, 205

— образование 206—210 Ацетабулярии, жизненный цикл 122,

123

— регенерация 123

— — роль ядра 124, 125

— строение 121, 122

Базальная гранула 70

Белки, биологические функции 18, 22

— сийтез, в неоплодотворенном яйце 277

во время дробления 277—279

механизм 32, 38, 39

— содержание в клетке 71

— состав 19—21

структура, первичная, вторичная, третичная 20, 21 Биология развития, определение 7 Бластомеры 167 Бластопор 173 Бластоцель 170

Вирус SV 40 255-258

Водная плесень, развитие 116—121

Гаметогенез 158—164 Гаметы 158—164 Гаструляция, механизмы 175

— общая характеристика 170, 171

— у амфибий 171, 173

— У кур 174, 175

— у ланцетника 171, 172 Гемоглобин, генетический контроль

синтеза 271, 272

— дефинитивный 198, 270

— синтез, регуляция 271, 272 скорость 271

in vitro 272

— структура 21, 198

— эмбриональный 198, 270 Генетический код 29 Геном эукариот 262—264 Генотип 22—24

Гены, амплификация 246, 250

— дифференциальная активность 225—228

— определение 23, 24 Гибридизация клеток 228—230 Гидра 141

Гидрактиний 145, 146 Гистоны 291 Гормоны, инсулин 20

— определение 18 р-Галактозидаза 44—52

— количество в клетке 46—48

— мутации структурного гена и гена-регулятора 50, 51

— синтез 47

Дипиколиновая кислота, место накопления 110

— структура и место синтеза 109 Дифференцировка клеток крови

196—198

— определение 15

— опухоли 252

Дифференцировка тканей в развитии, схема 176

Дробление, общая характеристика 166-170

.— функции 167, 168

ДНК, гибридизация молекулярная 248—251

— нуклеотидный состав амплифици-рованных локусов 246—248

ДНК, повторяющиеся последовательности 264—266

— размер молекул 27

— регуляция синтеза у инфузорий 79, 80

— репликация 24—27, 28

— спейсерные области 274

— содержание в клетке 71

— структура 24, 25 Дыхательная система, развитие 181,

182

Желток 162

Зародышевые листки, способы образования 171

— специфическое узнавание 1Q9 194-196

— типы делений 66, 67 Клеточные взаимодействия в процессе индукции 186—188

в развитии почки 189, 190

у слизевиков 134—137

Клеточный цикл, синтез белка и РНК 80—84

ДНК 75

фазы 78

Клоны дифференцированных клеток 231—241

Кондиционированная среда 240, 241 Конечность, развитие 182, 189 Контактное торможение 96—98

Ланцетник, гаструляция 171 — дробление 168

Изоферменты 62—65 Имагинальные диски, развитие 235, 236Иммунная система, развитие 204— 212

Инвагинация 171, 173—175 Индукция, вторичная эмбриональная 187, 188

— механизм положительной и отрицательной обратной связи 245

первичная эмбриональ