Проблема стабильности ГМ в онтогенезе и механизмы его скоординированной реализации в онтогенезе?
Как ГМ контролирует дифференциацию клеток и возникновение различных органов и тканей организма в ходе его развития?
Содержат ли все клетки организма одинаковый или различный набор генов?
Гипотезы:
1) Онтогенетическая изменчивость результат изменений ГМ в онтогенезе
2) Онтогенетическая изменчивость результат дифференциального действия генов
Доказательства стабильности ГМ:
1) Отсутствие необратимых дифференциальных органов у эмбрионов (пример: зачаток эмбриона тритона может быть пересажен в область конечности и превратиться в ногу)
2) Проявление хромосомных аббераций во всех клетках (Bar)
3) Возможность клонирования
Исключение из постулата о стабильности ГМ в онтогенезе:
1) Эндомитотическая политения (гигантские хромосомы)
2) Ограниченная полиплоидия
3) Перестройка ГМ при дифференциации лимфоцитов V и С – участки генов
4) Деминуция хроматина – потеря значительного числа ГМ (от 20 % до 80% ДНК) при дифференциации соматических клеток (инфузории, некоторые виды круглых червей, веслоногие рачки, клещей, жуков и др.)
Особенности деминуции:
1) Наблюдается лишь в соматических клетках и никогда в клетках зародышевого пути
2) При ней вырабатывается вся область гетерохроматина (многократные повторы), но сохраняется эухроматин, богатый генами
Следствие из явления деминуции:
1) Районы гетерохроматина не обязательны для дифф. Соматических клеток и регуляции активности генов, но играют важную роль в клетках зародышевого пути (для нормального осуществления мейоза)
2) Роль избыточной ДНК в клетках зародышевого пути – генная изоляция видов. Чем больше разница в саттелитной ДНК, тем вероятнее нарушение конъюгации у гибридов и блокирования мейоза.
Резюме:
- в настоящее время считается, дифф. клеток обычно сопровождается дифф. экспрессии генов
- при этом дифф. клеток сопровождается инактивацией ГМ чем, как исключение, в некоторых случаях, его изменениями.
Сокращение ДНК при репликации:
- дифф. клеток приводит к уменьшению длины ДНК в ходе их делений;
- предпосылка для изменения ДНК заложена в механизмах репликации: сохранение праймеров на 5-концах материнских цепей ДНК.
С каждым делением ДНК дочерних клеток укорачивается на размер праймера (8 – 12 НК)
Факты, подтверждающие теорию сокращения ДНК:
1) Барьер Хейфлика (50 делений в культуре дифференцирования клеток)
2) Теломеры – последовательности (3’- GGGGTT-5’/5’-CCCCAA-3’), повторенные несколько 10 раз на концах хромосом;
3) Теломераза – рибонуклеопротеид, содержащий молекулу РНК, служащую матрицей для удлинения цепи ДНК в теломерах (2 копии теломерного повтора 3’-AACCCC-5’)
Функции теломер
1) Содержат информационную ДНК-буфер, который защищает информационные гены от усечения при репликации;
2) Запечатывают хромосомы, препятствуя их слипанию.
3) GGGG-3’ выступают за двойную спираль, образуя кольцевой полимер;
Свойства теломеразы (К. грайдер, 1984):
- функция теломеразы – сохранение длины ДНК, за счет наращивания перед репликацией TTGGGG-3’ конца
- Теломераза – обратная транскриптаза, но использующая свою матрицу РНК. Перед началом репликации она достраивает 2 повтора на 3’-конец ДНК. Праймер синтезируется на добавленных повторах и его удаление не затрагивает информационные гены;
- Теломераза состоит из РНК – компонентов и белковой молекулы (каталитического компонента) и кодируется 2 разными генами. Первый активен во всех клетках, а 2 – лишь в эмбриональных и раковых.
Активность теломеразы:
- Теломераза отсутствует в абсолютном большинстве дифф. соматических клеток и поэтому теломеразы при их делении постоянно укорачиваются
- в норме активна лишь в клетках зародышевого пути и стволовых, а также в клетках эпителия кишечника, частично в ростковых клетках кожи;
- проявляет патологическую активность в раковых клетках, что приводит к отключению механизма апоптоза и клетка начинает непрерывно делиться.
Теломеразы играют важнейшую роль в дифф. клеток и поддержании генотипа в ходе онтогенеза.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему