Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

266 Экспрессия генетического материала

морфоген предположительно отличается от морфогена, определяющего развитие по переднезадней оси. Существование двух данных мутаций предполагает, что организация яйцеклетки, сформированная в процессе онтогенеза, способствует возникновению градиентов двух морфогенов, расположенных под прямым углом друг к другу. Это обусловливает наличие в яйцеклетке координирующей системы, которая определяет положение каждой точки в пределах яйцеклетки через концентрацию двух морфогенов.

Таким образом, детерминация клеток эмбриона, т.е. выбор ими определенного пути развития, на стадии бластодермы осуществляется путем реализации позиционной информации, присутствующей в яйцеклетке. Отсюда следует, что реализация позиционной информации, возможно, является функцией ядер, мигрирующих к оболочке яйца во время формирования бластодермы, и поэтому на нее должен оказывать влияние генетический состав ядра зиготы. Если это так, то должны существовать мутанты, неправильно интерпретирующие позиционную информацию; эти мутанты должны влиять на развитие зародыша в зависимости от генотипа зиготы, а не материнского генотипа (см. рис. 17.12).

Гомеозисные мутации уDrosophila

Выбор клетками бластодермы определенного пути развития требует, чтобы позиционная информация ядра интерпретировалась клетками правильно, поскольку в этом случае для активации выбираются гены, специфичные для каждого данного пути развития. Поэтому экспрессия мутаций, нарушающих правильную интерпретацию позиционной информации или память об этой информации, должна осуществляться не материнским геномом, а геномом эмбриона. Известно много таких мутаций; они называются гомеозисными. Эти мутации приводят к тому, что клетки вступают на иной путь развития, чем тот, который им следовало выбрать, исходя из их расположения в бластодерме. Например, в результате мутации Antennapedia из клеток, дающих начало антенне, формируется нога. Мутация Ophtalmoptera приводит к тому, что клетки, из которых обычно развивается глаз, дают начало структурам ноги. В результате мутации Proboseipedia клетки, из которых у мух дикого типа возникает хоботок, дают при 25°С первую (проторакальную) пару ног, а при 17°С - антенны. Многие гомеозисные мутации действуют так, как будто их результатом является ошибочное определение клетками бластодермы своего расположения относительно переднезадней оси. Так, мутация Proboseipedia приводит к тому, что клетки, у нормальной мухи дающие начало хоботку, при 25°С развиваются как клетки следующего сегмента (проторакса), а при 17°С - как клетки предыдущего сегмента (антенно-глазного).

Гомеозисные мутации открывают нам существование генов, нормальной функцией которых является, вероятно, выбор или поддержание определенного пути развития, по которому следуют клетки. Каждый путь развития характеризуется экспрессией определенного набора генов, действие которых приводит к появлению конечного результата этого пути развития: глаза, крыла, ноги и т.д. С первого взгляда кажется уди-

Айала ф., Кайгер Дж. Современная генетика: в 3-х т. Т. 2. Пер. С англ.: – м.: Мир, 1988. – 368 с.

17. Генетический анализ развития 267

Рис. 17.14. Вид с вентральной стороны нормальной сегментации внешних органов дрозофилы: имаго (справа) и только что вышедшей из яйца личинки (слева). Г - голова; Т - торакс; Б - брюшко. Сегмент - специфические структуры личинки обозначены следующим образом: РК - ротовые крючки; ВЯ - вент-	ральные ямки; OK -сенсорные органы Кейлина; ВЩП- вентральный щетиночный пояс; ЗД- заднее дыхальце (отверстие трахеальной системы). Обозначения имагинальных структур см. на подписи к рис. 17.5. (По Lewis E. В., 1982. In: Embryonic Development, Part A: Genetic Aspects. Alan R. Liss, New York, p. 272.)

витальным, что несмотря на наличие мутаций, приводящих к таким грубым нарушениям, развитие организма тем не менее доходит до стадии взрослой особи. Возможно, единственная, наиболее важная причина выживания подобных мутантов состоит в том, что такие мутации вызывают сравнительно небольшое нарушение нормальной функции гена. Экспрессивность этих мутаций низка: только некоторые, особо чувствительные клетки действительно имеют мутантный фенотип, тогда как у большей части клеток функциональная активность этого гена обеспечивает развитие нормального фенотипа. Мутационный анализ гомеозисных генов часто выявляет летальность для эмбриона мутаций, которые полностью подавляют функцию гена (таких, как, например, хромосомные делеции).

Наиболее хорошо изученная группа гомеозисных генов - это гены комплекса bithorax (BX-C), гигантского кластера тесно сцепленных генов, функция которых необходима для нормальной сегментации торакса и брюшка. На рис. 17.14 показана нормальная сегментация у только что вылупившейся из яйца личинки и у имаго.

Фундаментальное исследование генов группы bithorax с 1946 г. проводит Льюис. Эти исследования привели к появлению связной картины координации функций генов ВХ-С, необходимой для получения нормальной сегментации (рис. 17.15, А). Район ВХ-С содержит целый ряд рецессивных и доминантных точечных мутаций, приводящих к сегмент-