Генетический контроль клеточного цикла

Все процессы, происходящие в клетке, находятся под генетическим контролем. Не составляют исключения клеточный цикл и митоз. Гены контролируют последовательные стадии репликации ДНК, цитокинез, движение, спирализацию-деспирализацию хромосом и т. д. Мутации этих генов могут прерывать клеточный цикл на различных этапах, благодаря чему для исследования клеточного цикла и митоза можно применить генетический анализ.

Мутанты, т. е. организмы или клетки, несущие мутацию, у которых на разных этапах блокирован клеточный цикл, получены у ряда одноклеточных организмов - дрожжей родов Saccharomyces и Schizosaccharomyces, водоросли Chlamidomonas, плесневого гриба Aspergillus, простейшего Tetrahymena, а также в культуре клеток млекопитающих - китайского хомячка и мыши.

Скорее всего, рецессивные мутации генов, контролирующих клеточный цикл, будут летальными. В связи с этим соответствующие мутанты определяются как условные, или условно-летальные, т. е. как мутанты с более узкой нормой реакции. Обычно выделяются мутанты, гибнущие при гак называемой непермиссивной (обычно повышенной) температуре инкубирования.

Наибольшее число генов (около 50), контролирующих клеточный цикл (cdc - от англ, cell division cycle), идентифицировано у дрожжей- сахаромицетов. Эти одноклеточные грибы - удобный объект для изучения клеточного цикла, т. к. у них стадия почкования может быть сравнительно легко соотнесена с определенным этапом клеточного цикла (рис. 3.3). Изучение мутантов cdc у дрожжей позволило выявить в клеточном цикле точку старта, совпадающую со стадией G. Большинство мутантов в непермис- сивных условиях гибнут (при температуре 36 °С). Исключение составляют мутанты, у которых клеточный цикл блокирован на стадии G - cdc 28, 35.

Соотношение стадий почкования и клеточного цикла у дрожжей Saccharomyces cerevisiae

Рис. 3.3. Соотношение стадий почкования и клеточного цикла у дрожжей Saccharomyces cerevisiae: 1-9- последовательные стадии, выделенные на основании генетического анализа. На ядериой мембране дрожжевой клетки показано полярное тело веретена, которое делится и формирует нити веретена. По ним скользят хромосомы (неразличимые в световом микроскопе)

Таким образом, выявляется фаза клеточного цикла, на которой клетка как бы «принимает решение» о своей дальнейшей судьбе: по достижении старта она может либо вступить в следующий цикл деления, либо перейти к дифференцировке. После стадии G у гаплоидных дрожжей клетка при наличии партнера может вступить в спаривание, у диплоидных дрожжей - перейти к мейозу. При истощении питательной среды клетки по достижении старта останавливаются также на стадии G. Малигнизация клетки (т. е. превращение ее в раковую) многоклеточного организма также происходит по достижении ею точки старта.

Благодаря тому что мутации каждого гена ede имеют характерное проявление - специфическое нарушение почкования, деление ядра и т. д., можно определить временную последовательность и взаимозависимость событий в клеточном цикле. Зная фенотипическое проявление каждой серии мутаций ede, их объединяют в гаплоидах попарно путем скрещивания. Если какие-либо из мутаций обнаруживают эпистатическое взаимодействие, это указывает на то, что эпистатирующая мутация произошла в гене, функционирующем в клеточном цикле раньше, чем тот ген, мутация которого гипостатична.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >