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

234 Экспрессия генетического материала

тельностей проявляется и в случае делеции, показанной в нижней части рис. 16.17 (γ-β-талассемия), при которой неповрежденная ß-глобиновая транскрипционная единица оказывается тем не менее неэкспрессируемой. Как и в случае кластера α-подобных глобиновых генов, делеции в ß-глобиновом кластере не оказывают влияния на нормальную, связанную с развитием регуляцию экспрессии генов другого кластера. Не вызывает сомнения, что существуют особые гены, ответственные за согласованную регуляцию, благодаря которой на определенных стадиях развития организма происходят согласованные изменения в экспрессии генов обоих кластеров.

Контроль экспрессии генов, основанный на перестройках днк

В некоторых эукариотических организмах для изменения экспрессии тех или иных генов используются перестройки последовательностей в хромосомных ДНК. Такого рода хромосомные перестройки обнаружены и изучены у таких объектов, как дрожжи S. cerevisiae, трипаносомы (возбудители сонной болезни, переносимые мухой цеце) и В-лимфоциты животных, дифференциация которых приводит к появлению в организме множества разнообразных специфических иммуноглобулинов (так называемых антител). Такая широкая филогенетическая распространенность этого феномена привела к предположению о том, что перестройка ДНК также вовлечена в процессы регуляции экспрессии генов в ходе развития организмов.

Типы спаривания у дрожжей

Для дрожжей характерно проявление двух альтернативных вариантов экспрессии определенной группы генов, которые определяют тип спаривания (а или а) индивидуальных клеток. Гаплоидные α-клетки способны узнавать и сливаться с гаплоидными α-клетками с образованием диплоидов (α/α). Диплоидные клетки могут расти в виде диплоидов или при голодании подвергаться мейозу с образованием гаплоидных спор с типами спаривания а или а. При мейозе маркеры α и α расщепляются как аллельные варианты по локусу типа спаривания, который картируется в хромосоме III. Прорастание гаплоидной споры любого типа сопровождается делением клеток за счет почкования. После первого отпочкования клетка приобретает способность к переключению типа спаривания на противоположный как для себя самой, так и для следующей дочерней клетки в ходе второго деления. Таким образом, при каждом последующем делении происходит подобное переключение с частотой около 80%, что приводит к появлению диплоидного потомства гаплоидной споры (рис. 16.18).

Возникает вопрос, каким образом в гаплоидной споре, несущей определенный аллель типа спаривания (а или а), может проявляться генетическая информация, характерная для аллеля альтернативного типа спаривания ( или а соответственно). Детальный генетический анализ этой проблемы позволил сформулировать так называемую кассетную

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

16. Регуляция экспрессии генов у эукариот 235

Рис. 16.18. Процесс почкования, связанный с переключением типа спаривания у дрожжей. Показано созревание гаплоидной споры с типом спаривания а. После первого отпочкования материнская α-клетка приобретает способность к переключению своего типа спаривания и типа спаривания дочерней клетки, возникающей при втором отпочковании. От-	почковавшаяся клетка с исходным типом спаривания не может изменить его, прежде чем сама впервые не подвергнется почкованию. В данном случае такая возможность не успевает реализоваться, поскольку происходит слияние и диплоидизация клеток с различным типом спаривания.

модель интерконверсии типов спаривания. Согласно этой модели, в каждой дрожжевой клетке содержатся локусы обоих типов спаривания в виде молчащих копий (а и a), a также локус какого-то одного типа в виде экспрессируемой копии, которая и определяет наблюдаемый тип спаривания (а или а). Считают, что переключение типа спаривания представляет собой перенос (транспозицию) генетической информации от одного из молчащих локусов к локусу, собственно и определяющему проявляемый тип спаривания, который сопровождается удалением той информации, которая до этого содержалась в локусе типа спаривания. Процесс переключения контролируется продуктом гена НО, мутации которого блокируют процесс переключения.

Использование методов работы с рекомбинантными ДНК позволило довольно быстро подтвердить справедливость кассетной модели. В настоящее время известна структурная организация ДНК как в истинном локусе типа спаривания (МАТ), так и в области молчащих копий (HМL и HMRa). Все они расположены на хромосоме III (рис. 16.19). Хромосомы двух альтернативных типов спаривания различаются лишь небольшим негомологичным сегментом ДНК, обозначенным Y. Протяженность Υα-642 п.н., а протяженность Υα-747 п.н. Для обоих типов спаривания характерно наличие трех одинаковых участков последовательности - W, X и Ζ. В соответствующих молчащих копиях, содержащих последовательность Υα или Y, также содержатся все или по крайней мере некоторые из этих общих участков последовательности (рис. 16.19). Процесс переключения представляет собой замену последовательностей Υα (или Υα), а также общих последовательностей, присутствующих в локусе МАТ, на соответствующие последовательности одного из молчащих локусов.

Реализация различных вариантов экспрессии определенных генов в случае а- или α-клеток обусловлена образованием различных РНКтранскриптов в зависимости от типа последовательности Υ, присутствующей в локусе M AT и содержащей область инициации транскрипции. Характерно, что инициация транскрипции происходит только в области последовательности Y, входящей в состав локуса МАТ, и не происходит на соответствующих последовательностях в локусах HMRa и HML, что, вероятно, отражает различия в структуре хроматина в ло-