Соматическая генетика

  Наряду с изучением генетических систем, возникающих при мейозе и комбинировании генов в ходе оплодотворения, в настоящее время исследуются и процессы, происходящие в соматических клетках в случае экспериментального или спонтанного изменения их генного набора. Уже упоминалось (с. 76), что это может происходить в результате соматических мутаций.
Особый подход к рассмотрению этой проблемы дает соматический кроссинговер. Эта митотическая рекомбинация до настоящего времени выявлена только у двукрылых, грибов и сои. Рис. 49 показывает, как в соматических клетках дрозофилы, гетерозиготных по некоторым локусам, в результате кроссинговера, затрагивающего в данном случае околоцентромерный гетерохроматин, возникают две гомозиготные по соответствующим генам дочерние клетки. Каждая из них дает начало клону, т. е. группе клеток с фенотипом, отличающимся в случае клеточной автономности от фенотипа второй группы и окружающих нерекомбинировавших клеток. Соматический кроссинговер удается вызвать рентгеновским' облучением на любой стадии развития, причем частота его невелика, но все же достаточна для обнаружения (1-3% клеток при 1000 Р). Таким способом можно получать информацию о времени и характере детерминации клеток. Если, например, как показано на рис. 49, из клона образуются наряду с некоторыми фасетками и прилежащие части головы, это значит, что детерминация его исходной клетки еще соответствовала обоим качествам. Более поздний кроссинговер приведет к появлению особой зоны только на одном из этих участков тела.
Размеры, форма и положение парных пятен дают возможность судить об интенсивности и направлении пролиферации клеток в марки-

Рис. 49. Соматическая рекомбинация у дрозофилы в имагинальном диске глаз и антенн (с. 00163). Маркирующие гены: у и у+ (локус yellow), иgt; и и1" (аллели white и white-coral), / и /+ (локус forked)', G, S G, M - периоды митотического цикла (с. 37); эухроматин изображен прямыми линиями, гетерохроматин-зигзагом; х -кроссинговер в гетерохроматине. Справа - голова мухи с пятнами 1-3 соответствующих схеме областей (по Nothiger)


рованных областях. Наконец, может быть проверена клеточная автономность формирования признаков. Если, например, одна из клеток становится гомозиготной по рецессивному летальному фактору, то при клеточной автономности проявления мутации клона не образуется. В других случаях окружающие клетки могут действовать так, что летальные для целого животного мутации не приводят к гибели мутантных клеток внутри мозаичного пятна.
Клонально-соматически наследуются и инактивированные Х-хромосо- мы самок млекопитающих (с. 74), и генная активность, становящаяся неустойчивой, если соответствующие гены вследствие хромосомных аберраций оказываются вблизи от восстановленных разрывов в гетерохроматине. Таким эффектом положения у дрозофилы на одной из ранних фаз определяется, будет функционировать в потомстве отдельных клеток немутантный, но находящийся вблизи от гетерохроматина ген (например, w +) или он окажется в неактивном состоянии.

Так как при этом оба клона возникают в разных местах случайным образом, позже образуются глаза с белыми и красными пятнами. Их белые участки показывают, что необходимая для формирования красного пигмента глаз активность гена блокирована действием на локус гг+ гетерохроматина. В настоящее время известно, что однажды переведенный в неактивное состояние локус может реплицироваться при длительном культивировании клеток, не восстанавливая активности. С другой стороны, не затронутый на начальной критической фазе локус реплицируется, сохраняя нормальную активность.
Другие направления исследований связаны с возможностью слияния соматических клеток. Такая гибридизация может происходить спонтанно в клеточных культурах. Однако добавление инактивированного УФ-лучами вируса Сендай или действующего на клеточную мембрану полиэтиленгликоля во много раз повышает частоту слияния. В ряде случаев, если сливаются две диплоидные клетки, например мыши и человека, при следующих митозах могут реплицироваться хромосомы обоих партнеров. В клонах таких полученных слиянием клеток оба генома способны работать одновременно, дополняя (комплементируя) друг друга. Если, например, генотип а/а, b+/b + , не способный к синтезу вещества А, гибридизуется с генотипом а+/а + , b/b, не способным синтезировать вещество В, на питательной среде, в которой отсутствуют А и В, вырастают только слившиеся клетки: а/а, а+/а + ; b+/b + , b/b'. В результате можно выделять клоны с новыми наследственными свойствами, позволяющие глубже понимать механизм действия генов.
Однако в гетерогенных смесях слившихся клеток разных видов вскоре после возникновения клонов отдельные хромосомы утрачиваются. В гибридных клетках мыши и человека элиминируются преимущественно хромосомы человека. Как правило, из 46 хромосом сохраняются только 2-10. Этот на первый взгляд неблагоприятный факт дает прекрасные возможности для исследований. Так как акроцентрические хромосомы мыши отличаются от метацентрических хромосом человека,
причем с помощью новых методов исследования (рис. 9) можно идентифицировать каждую из них, удается связать с отдельными хромосомами специфические гены, ответственные, например, за синтез определенных ферментов или злокачественный рост, и получить непосредственную информацию о группах сцепления (с. 59). Так, установлено, что в хромосоме 17 (рис. 9) локализован ген фермента тимидинкиназы.
Кроме того, представляют интерес данные, показывающие, как ведут себя находящиеся в определенном функциональном состоянии геномы, оказавшись в цитоплазме и под влиянием генов с иным функциональным состоянием. Например, клеточное ядро в зрелых эритроцитах птиц полностью прекращает функционирование. Если поместить его геном в плазму пролиферирующей соединительнотканной клетки мыши или человека, он снова начинает синтезировать ДНК и РНК, и образуются характерные для птиц белки.

Еще по теме Соматическая генетика:

1. 4.2.1. Соматические мутации
2.   Определение соматических клеток в молоке с применением вискозиметра ВМЛК. 
3. 6.4.3. Методы изучения генетики человека
4. 6-10. Век генетики
5. Генетика бактерий
6. 2.10. Генетика поведения
7. 9.3. Методы и объекты генетики поведения
8. 12.2.4. Генетико-автоматические процессы
9. Генетика
10. 9.6. Психогенетика человека и генетика поведения животных
11. 8. Ученики Четверикова: Николай Беляев и генетика чудес
12. Связь классической и молекулярной генетики
13. Математические модели в генетике популяций и в теории эволюции
14. 11.5. ГЕНЕТИКО-АВТОМАТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ (ДРЕЙФ ГЕНОВ)
15. 4-2. Московская школа эволюционной генетики. Четвериков