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

__________________ ГЕНЕТИКА ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ 149

Рис. 18.26. Сегментация личинки и ее нарушение у гомеозисных мутантов и мутантов по их генам-регуляторам. А – Нормальная личинка состоит из головных, трех грудных и восьми брюшных сегментов. Б. Делеционный мутант по всему комплексу bithorax [ВХ-С–): головные и первые два грудных сегмента нормальные, а все остальные трансформированы в сегменты мезоторакального типа. В. У личинок, мутантных по гену Polycomb (Рс), все сегменты (кроме головных) развиваются по типу 8-го брюшного сегмента. Г. Личинка, мутантная по локусу Ubx: сегмент Т3 трансформирован в сегмент Т2, как у особи, представленной на рис. 18.28. Д. Личинка, мутантная по гену Antp: сегменты Т2 и Т3 трансформированы в T1. E. В случае делеции всего комплекса Antennapedia лабиальный и максиллярный сегменты проявляют сходство с сегментом Т1. Ж. Делеция обоих комплексов приводит к развитию всех сегментов, начиная с верхнечелюстного по типу сегмента Т1. ГлАн – глазоантеннальный сегмент; остальные обозначения, как на рис. 18.1. (Raff, Kaufman, 1983.)

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

150 ГЛАВА 18

Рис. 18.27. Генетическая регуляция генов комплекса bithorax (модель Льюиса). Второй торакальный сегмент является базисным. В каждом последующем (более каудальном) сегменте активируется дополнительный ген (гены). В терминальном восьмом брюшном сегменте экспрессируются все гены. (По Spierer, Goldschmidt-Clermont, 1985.)	Рис. 18.28. Четырехкрылая дрозофила развивается в результате мутаций трех цис-регуляторов гена Ultrabithorax. Эти мутации трансформируют 3-й грудной сегмент во второй (т.е. жужжальца в крылья). (Фотография с любезного разрешения Е.В.Lewis.)

центрация в каудальных сегментах. Кроме того, продукты генов, контролирующих развитие терминальных сегментов, должны обладать большим сродством к молекулам репрессора. Следовательно, в передних сегментах эти гены окажутся выключенными. Они будут активированными только в задних сегментах, в которых концентрация репрессора наименьшая.

Одним из претендентов на роль продуцента молекул репрессора является ген Polycomb (Pc). У мутантов по гену Рс все грудные и брюшные сегменты развиваются по типу восьмого брюшного (рис. 18.26) (Wedeen et al., 1986). У таких Pc^–-зародышей активность генов abd А и Abd В, обычно проявляющаяся только в задних сегментах, перемещается в центральные части зародыша и обнаруживается в клетках центральной нервной системы личинки.

Но как гипотеза Льюиса объясняет то, что bithorax-комплекс содержит только три гена, синтезирующих белки? Льюис и его коллеги (Bender et al., 1983; Karen et al., 1985) выявили новые генетически значимые области комплекса, которые также обусловливали гомеозисные трансформации: мутации генов anterobithorax (abx) и bithorax (bx) вызывали развитие переднего компартмента третьего грудного сегмента (передние жужжальца) в передний компартмент второго торакального сегмента, несущего крылья. Подобно этому, мутации генов posterobithorax (pbx) и bithoraxoid (bxd) трансформировали задний компартмент третьего грудного сегмента в задний компартмент второго грудного сегмента. Комбинация мутаций abx, pbx и bxd трансформирует весь третий сегмент во второй, что приводит к развитию мухи с четырьмя крыльями (рис. 18.28). Сначала полагали, что данные мутации соответствуют трем отдельным локусам, однако в настоящее время их считают мутациями энхансеров (усилителей), которые определяют тканеспецифический характер экспрессии гена Ubx (Lewis, 1985; Peifer et al., 1987). Соответствие цис-регуляторных генов трем транскрипционным единицам комплекса bithorax показано на рис. 18.29. Кодирующие белок области комплекса bithorax занимают менее десятой доли его ДНК. Регуляторные последовательности локуса находятся во фланкирующих (слева и справа) областях гена либо в их интронах.

Анализ мутаций гомеозисных генов и их делеций установил, что гены abx, bx и bxd представляют собой цис-регуляторные элементы. Делеция гена Ubx вызывает трансформацию пятого парасегмента (заднего компартмента второго и переднего компартмента третьего грудных сегментов) и шестого парасегмента (заднего компартмента третьего грудного сегмента и переднего компартмента первого брюшного сегмента) в четвертый парасегмент (задний компартмент первого грудного и передний компартмент второго грудного сегментов). Такая трансформация легальна; несущие ее зародыши погибают до вылупления.

У мутантов abx и bx трансформация ограничена только пятым парасегментом, который превращается в четвертый парасегмент, так как именно в пятом парасегменте репрессирован ген Ubx (Casanova et al., 1985; Peifer, Bender, 1986). Поэтому из