Установление последовательности

Прямой метод установления взаиморегуляции генов состоит в анализе характера экспрессии одного гена в клетках зародыша, мутантного по другому гену. Например, у всех изученных мутантов по генам с материнским эффектом и генам gap-группы нарушена транскрипция гена ftz (Carroll, Scott, 1986; Carroll et al., 1986). При гибридизации in situ радиоактивной ДНК гена ftz было установлено нарушение характера его экспрессии у мутантов по данным группам генов (рис. 18.24). Мутация гена Kruppel, например, обусловливает утрату центральных парасегментов. Экспрессия гена ftz у этих мутантов не

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

ГЕНЕТИКА ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 147

Рис 18.24. Влияние активности генов с материнским эффектом на транскрипцию гена ftz. А. Нормальный продукт транскрипции гена ftz в зародыше дикого типа. Б. Изменение транскрипции этого гена у зародыша, развившегося из яйца, отложенного мутантной по гену caudal самкой: ген ftz не активен в задних сегментах. В. Нарушение распределения белкового продукта гена ftz в зародышах, развившихся из яиц, отложенных гомозиготными по мутации oskar самками: возникают только 4 полосы, причем в брюшной части ген активен в большем числе клеток (А. Б - радиоавтографы из MacDonald, Struhl, 1986; В – флуоресцентная микрофотография из Carroll et al., 1986; фотографии с любезного разрешения P. MacDonald. G. Struhl, S. В. Carroll, M.P. Scott)

отличается от нормальной экспрессии в 1-, 2-, 3-, 11-, 12-, 13-, 14-м парасегментах, но сильно нарушена (либо отсутствует совсем) в центральных парасегментах (Ingham et al., 1986). Следовательно, экспрессия генов с материнским эффектом и генов gapгруппы предшествует экспрессии гена ftz и таким образом регулирует его активность.

Экспрессия ftz не нарушена у мутантов по генам группы segment-polarity; исходя из этого, можно считать, что ген ftz экспрессируется до генов указанной группы. Однако мутации каждого из 8 генов группы pair-rule, включая и ftz, нарушают характер экспрессии гена engrailed. У мутантов по гену ftz транскрипты гена engrailed обнаружены только в нечетных парасегментах и не обнаружены в четных. У мутантов по гену paired ген engrailed транскрибируется только в четных парасегментах (Harding et al., 1986; MacDonald et al., 1986). Приведенные данные свидетельствуют о следующей последовательности генетической регуляции: гены с материнским эффектом контролируют гены gap-группы, те в свою очередь контролируют гены группы pair-rule, а они – гены группы segment-polarity.

Кроме вертикальной иерархии существует и горизонтальная – взаиморегуляция генов одной группы. Нарушение экспрессии трех генов группы pair-rule приводят к изменению характера экспрессии гена ftz, другие пять генов данной группы этим свойством не обладают (Carroll, Scott, 1986; Howard, Ingham, 1986). Таким образом, сложный процесс формирования пространственной организации зародыша является производным различных комбинаций продуктов генов с материнским эффектом и трех типов генов сегментации. Полагают, что эти гены активируют другую группу регуляторов – гомеозисные селекторные гены.