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

136 ГЛАВА 18

ется в клетках овариолы яичника (Frigerio et al., 1986; Berleth et al., 1988). Введение очищенной bicoid-мРНК или цитоплазмы переднего отдела, полученной из яиц дикого типа, в передний отдел мутантных по гену bicoid зародышей, восстанавливает нормальный фенотип мутанта. Более того, в какую бы область зародыша ни вводили цитоплазму переднего полюса, в этой области образовывались головные структуры.

Матричная РНК гена bicoid локализована исключительно в передней части ооцита (рис. 18.7. А). Это не согласуется с предполагаемой ролью продукта гена bicoid как морфогена, онтогенетическое влияние которого распространяется далее, чем до середины яйца. Однако было установлено (Driever, Nusslein-Volhard, 1988а), что при трансляции мРНК во время ранних делений дробления белковый продукт гена bicoid формирует градиент с наибольшей концентрацией в передней части яйца и фоновой концентрацией в его задней трети. Кроме того, этот белок вскоре связывается с ядрами синцития передней части зародыша (рис. 18.7, Б).

Дополнительные данные о том, что белковый продукт гена bicoid является морфогеном передних структур, были получены в экспериментах по изменению «(крутизны)» градиента. Два гена, exuperantia и swallow отвечают за стабилизацию морфогена в переднем полюсе яйца. При отсутствии продуктов этих генов градиент белка bicoid распространяется ближе к заднему полюсу, т.е. становится более пологим (Driever, Nusslein-Volhard, 1988). Фенотип этих мутантов напоминает фенотип мутантов bicoid. У мутантных зародышей отсутствуют самые передние структуры, но формируются удлиненные челюсти и грудные структуры. Таким образом, изменение градиента белка гена bicoid приводит к нарушению онтогенетической судьбы эмбриональных зачатков.

Далее возникает следующий вопрос: каким образом градиент белка bicoid может контролировать становление переднезадней оси. Одним из ключей к решению этого вопроса явился тот факт, что белок bicoid обнаружен в ядрах и что он содержит гомеодомен. Следовательно, белок гена bicoid может связываться с ДНК и регулировать таким образом экспрессию генов. Самыми ранними генами, активирующимися в зиготе, являются гены gap-группы. У мутантов по одному из них, гену hunchback (hb), отсутствуют ротовые части и структуры груди. Кроме того, ген hunchback активируется в передней половине зародыша там же, где обнаружен продукт гена bicoid. В конце восьмидесятых годов в двух независимых друг от друга лабораториях установлено, что белок гена bicoid связывается с геном hunchback и таким образом активирует его экспрессию (Driever, Nusslein-Volhardt, 1989; Struhl et al.,1989). Полагают, что ген hunchback репрессирует гены, активные в брюшных сегментах, благодаря чему в областях его активности, совпадающих с наличием белка гена bicoid, формируются головные и грудные структуры. Использование метода фут-принтинга ДНК позволило обнаружить присоединение белка гена bicoid к пяти сайтам, расположенным выше промотора гена hunchback. Все сайты присоединения имели общую последовательность

Рис. 18.7. Градиент белка гена bicoid в раннем зародыше дрозофилы. А. Локализация bicoid-мРНК в переднем конце зародыша. Б. Градиент белкового продукта гена bicoid сразу после оплодотворения. Обратите внимание на то, что наибольшая концентрация белка, регистрируемая в передней области зародыша, постепенно убывает в направления к заднему концу яйца. Отметьте также, что белок гена bicoid сконцентрирован в ядрах синцития В. Денситограмма градиента белкового продукта гена bicoid. Верхняя кривая описывает градиент белка гена bicoid в нормальных зародышах. Нижняя кривая описывает распределение белка гена bicoid в зародышах, развивающихся из яиц, отложенных самками, мутантными по этому гену. (А – по Kaufman et al., 1990; Б, В - по Driever, Nusslain-Volhard, 1988а.)