Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 2: Пер. С англ. – м.: Мир, 1994. – 235 с.

130_______________ ГЛАВА 11_______________________________________________________________________________

в индукции изгибов ДНК, вызывающих расхождение двух нитей спирали. Белок TFIIIA вызывает, по-видимому, изменение конформации гена 5S-pPHK. когда их добавляют друг к другу в присутствии ядерного экстракта. Хотя эти данные противоречивы (Wolffe et al., 1987), они привлекают внимание к интересному направлению в исследованиях регуляции транскрипции генов 5S-PHK.

Контроль детерминации на уровне транскрипции: гены переключения путей дифференцировки дочерних клеток

До сих пор при обсуждении контроля на уровне транскрипции мы рассматривали те гены, продукты которых являются следствием дифференцировки, а не их причиной. Синтез глобинов, например, не является последней стадией в дифференцировке эритроцитов. Существуют ли случаи, когда транскрипция способна заставить клетку стать клеткой крови вместо того, чтобы стать клеткой кости? Могут ли гены, активные на ранних этапах развития, определять судьбу клетки? В 1940 г. Уоддингтон, один из наиболее прозорливых теоретиков биологии развития, предсказал существование «генов-переключателей». Эти гены, по его словам, могут работать как стрелки на сортировочной станции, которые определяют, по какому нуги следовать поезду (рис. 11.29). Такие гены могли бы обеспечивать тем или иным способом активацию батареи генов для какого-то одного пути развития, а не для другого, альтернативного.

Недавно была открыта группа генов, которые имеют свойства таких «генов-переключателей». Клетки, в которых экспрессируются гены-переключатели, имеют возможность дать потомство одного из двух клеточных типов, и наличие или отсутствие продуктов этого гена определяет, какое потомство будут генерировать эти клетки.

Локус lin-12 у круглого червя Caenorhabditis elegans контролирует два альтернативных клеточных типа (Greenwald et al., 1983). У зародышей дикого типа имеются две соседние клетки, Zl.ppp и Z4.aaa, которые взаимодействуют друг с другом (Kimble, 1981). Любая из этих клеток может дать начало якорной клетке матки (ас), тогда как другая клетка будет формировать предшественник брюшной клетки матки (vu). У мутантов, рецессивных по локусу lin-12, соответствующий ген не транскрибируется. Обе клетки становятся якорными клетками. У мутантов, доминантных по этому локусу, у которых уровень транскрипции lin-12 очень высок, обе клетки становятся предшественниками брюшных клеток матки (табл. 11.3). Ген lin-12 контролирует, по-видимому, бинарное переключение с одного альтернативного пути развития на другой. Один из наиболее интересных аспектов функционирования гена lin-12 заключается в том, что он определяет один из двух путей развития для нескольких клеток в различных частях тела. Как указано в таблице, брюшные и спинные m(l/r)pa-клетки становятся соответственно половыми мезобластами и целомоцитами. В случае если в клетках произошла доминантная мутация по гену lin-12, обе клетки становятся половыми мезобластами; если же мутация оказывается рецессивной, то обе клетки становятся целомоцитами.

Мутация Notch у дрозофилы также направляет бипотенциальную клетку по одному из двух альтернативных путей. В этом случае происходит выбор между клеткой кожи (гиподермы) или нейробластом. Вскоре после гаструляции зона приблизительно из 1800 эктодермальных клеток располагается по средней линии вдоль вентральной стороны зародыша дрозофилы. Эти клетки формируют брюш-

Рис. 11.29. Фотография сортировочной станции, сделанная Джозефом Нидхэмом (J. Needham, 1936) для иллюстрации гипотезы своего друга и коллеги Ч. Уоддингтона. Рельсы символизируют различные пути развития, по которым могут следовать вагоны. Хорошо видны разветвления путей.