Перестройки генетического материала при детерминации клеточных типов у дрожжей

Один из немногих (если не единственный) примеров детерминации касается определения клеточного типа (типа спаривания) у дрожжей Лгсс/г. сегеутае. Это доказывает возможность перестройки генетического материала в онтогенезе.

Как уже упоминалось, у гомоталличных дрожжей гаплоидные аско- споры - продукты мейоза - дают начало диплоидным культурам. Это осуществляется благодаря переключению типов спаривания а<=^ а с вероятностью, близкой к единице, при первых делениях прорастающей аскоспоры. Переключение происходит согласно так называемому кассетному механизму, предложенному в конце 1970-х гг. А. Херсковицем, Дж. Хиксом и Дж. Стразерном. Наряду с локусом типов спаривания (МАТ) вблизи центромеры III хромосомы у дрожжей есть две молчащие «кассеты», содержащие неэкспрессируемые аллели в левом плече (НМЬа - для (а-типа спаривания) и в правом плече (НМ!^,- для а-типа спаривания) той же хромосомы.

При первых делениях аскоспоры тип спаривания переключается на противоположный под контролем гена НО (от англ. Иото-ЛаШ.чт). Ген НО кодирует эндонуклеазу, которая производит двунитевой сайт- специфический разрез ДНК в локусе МАТа, или МАТ„ в зависимости от того, какой аллель присутствует в этом локусе. Двунитевой разрез инициирует направленную конверсию, при которой генетическая информация кассеты НМТа замещает информацию, содержащуюся в локусе МАТЙ (или НМДз замещает информацию МАТа). При этом кассеты сохраняют содержащийся в них генетический материал, а генетический материал, находившийся в локусе МАТ, теряется. Такое переключение происходит только в двух клетках на стадии микроколонии, состоящей из четырех клеток. После этого клетки типа спаривания а копулируют с клетками типа спаривания а. Образуются диплоидные клетки, гетерозиготные по МАТй/МАТа, и ген НО выключается. Далее гетерозиготный диплоид стабильно размножается до нового мейоза и споруляции, после чего при изоляции аскоспор весь процесс в ходе их прорастания повторяется.

Как показали эксперименты по клонированию и гибридизации ДНК- ДНК, локус МАТ и кассеты НМЬа и НМКа содержат как одинаковые, так и различающиеся нуклеотидные последовательности. Как МАТ0, так и МАТа образуют по два противоположно направленных транскрипта, при этом установлено, что по крайней мере в случае МАТа транскрипция правого (а1) и левого (а2) участков происходит с общего промотора размером в 10 п. н., расположенного между ними (рис. 10.17): Структура кассет и локуса МАТ у дрожжей Saveli, cerevisiae

Рис. 10.17. Структура кассет и локуса МАТ у дрожжей Saveli, cerevisiae. Одинаковые последовательности (.X, Y, Z) даны одинаковым цветом; Еп1- глушители; волнистыми линиями - транскрипты; Гены SIR контролируют репрессию кассет

Информация, заключенная в кассетах, не экспрессируется вследствие того, что каждая из них фланкирована последовательностями - «глушителями», влияющими на характер компактизации хроматина в кассетах. Глушители функционируют под контролем нескольких генов, названных SIR (silent information regulators - регуляторы молчащей информации), локализованных в других хромосомах. Около локуса МАТ глушителей нет.

Собственно, переключение информации локуса типа спаривания, т. е. перемещение кассеты, и представляет собой акт детерминации клеточного типа. Последующая дифференцировка типа спаривания заключается в специфической регуляции целых серий генов: ^-специфических или а-специфических. По мнению авторов кассетной модели, подобные многоступенчатые взаимодействия регуляторных и структурных генов могут обеспечивать достаточно сложные акты детерминации у многоклеточных организмов.

Сходный механизм кассетной регуляции типов спаривания найден у другого рода дрожжей - Schiz. potnbe. Кассетный механизм участвует в переключении поверхностных антигенов трипаносом и гонококков. Жизненный цикл гомоталличных сахаромицетов весьма сходен с жизненным циклом мхов и лишайников. Таким образом, кассетный механизм регуляции онтогенетических изменений, по-видимому, широко распространен в природе.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >