Клетки зародышевого пути

У млекопитающих и птиц большинство нормальных клеток проявляет поразительную несклонность делиться неопределенно долго. Это отличает их от стабильных культивируемых клеточных линий, таких как ЗТЗ, в которых, видимо, произошли какие-то генетические изменения, делающие их бессмертными . Например, фибробласты, взятые от человеческого плода, при выращивании в стандартной среде осуществляют только около 50 удвоений популяции к концу этого периода пролиферация замедляется и затем останавливается, и все клетки, пробыв некоторое время в состоянии покоя, погибают. Такие же клетки, взятые от 40-летнего человека, перестают делиться примерно после 40 удвоений, а от 80-летнего - примерно после 30 удвоений. Фибробласты от животных с более короткой продолжительностью жизни прекращают деление в культуре после меньшего числа циклов. По аналогии со старением организма в целом это было названо клеточным старением. Клеточное старение представляет собой загадочный феномен. Короткие запрограммированные серии клеточных делений, которые заканчиваются дифференцировкой, -характерная особенность эмбрионального развития разд. 16.3.4), однако трудно представить себе, как клетки могли бы в течение долгого времени отсчитывать свои митотические циклы и останавливаться, пройдя, скажем, 50 делений. Согласно одной из теорий, клеточное старение - это результат катастрофического накопления самовоспроизводящихся ошибок биосинтетических механизмов клетки эти ошибки несущественны в природных условиях, где большинство животных гибнет от других причин задолго до того, как у них подвергнется старению значительное число клеток. С этой точки зрения клеточное старение просто отражает черты несовершенства в физиологии клетки, которые вполне естественны при очень слабом давлении отбора, направленного на их элиминацию. Однако в этом случае необходимо было бы объяснить, каким же образом клетки зародышевого пути, бессмертные клетки культивируемых линий и даже обычные соматические клетки при некоторых специальных условиях (описанных ниже) способны к бесконечной пролиферации. Другая гипотеза состоит в том, что клеточное старение-это результат механизма, который выработался для защиты от рака путем ограничения роста опухолей. Однако подобная защита представлялась бы неэффективной, так как пятидесяти циклов деления вполне достаточно [c.423]

Существуют семьи с доминантно наследуемыми злокачественными и незлокачественными опухолями. Среди них такие часто встречающиеся наследственные заболевания, как нейрофиброматоз, полипоз и ретинобластома (18020), или злокачественная глазная опухоль у новорожденных и маленьких детей. В литературе описаны ненаследственная и наследуемая по доминантному типу ретинобластомы. Механизм доминантного наследования ретинобластомы уникален, возможно, сходным механизмом можно объяснить и данные по другим опухолям, которые наследуются подобным образом. В противоположность спорадической ретинобластоме при ее наследственной разновидности происходит передача единичной мутации в клетках зародышевого пути от одного из родителей (разд. 5.1.6). Эта мутация сама по себе не вызывает ретинобластомы, хотя мутантными оказываются все ретинальные клетки. Если идентичный участок 13-й хромосомы, унаследованной от другого родителя, функционирует нормально, опухоль не образуется. [c.125]

У самцов в мейозе не происходит редукции числа хромосом, и поэтому половые клетки самцов имеют такое же число хромосом, как и клетки зародышевого пути. Однако, поскольку клетки зародышевого пути уже несут половинный набор хромосом, вторичная редукция была бы просто излишней. [c.133]

Клетка зародышевого пути [c.107]

Из этих процессов нельзя исключить также изменения физических факторов, таких как гравитация, которые ведут к изменениям в послойном распределении макромолекулярных компонентов в оплодотворенном яйце (см. гл. 5). Модификации, вызванные химическими и физическими факторами, могут передаваться потомкам, поскольку разделение между соматическими клетками и клетками зародышевого пути не такое строгое, как полагали прежде (см. гл. 22). [c.298]

Процесс развития предоставляет упорядоченные возможности иного типа, нежели клетки зародышевого пути. В эмбриональный и постнатальный периоды канализированные процессы организации минералов и сплайсинга генов могли легко привести к упорядоченным комбинациям. Вегетативное размножение у растений и беспозвоночных и рекомбинацию генов, а также перенос генов вирусами у позвоночных можно отнести к числу механизмов закрепления, или фиксации, этих новшеств в линии зародышевых клеток. [c.306]

Точный механизм, обеспечивающий интеграцию инъецированной ДНК в хромосомы клетки-хозяина, неизвестен, однако некоторое представление о характере процесса можно составить на основе анализа структурной организации ДНК, интегрированной в геном трансгенных мышей. Примерно у 70 % трансгенных мышей во всех соматических клетках и клетках зародышевого пути имеется экзогенная ДНК, что свидетельствует о том, что интеграция обычно происходит до первого цикла репликации ДНК. Остальные 30 % трансгенных животных обнаруживают ту или иную степень мозаичности, что, вероятно, является следствием интеграции ДНК на более поздних стадиях. Количество копий трансгена в геноме сильно варьирует и может достигать нескольких тысяч. В то же время в клетках первичных трансгенных животных обычно имеется только один участок интеграции множественные копии трансгена, как правило, представляют собой серию тандемных повторов внутри единственного локуса. Участок интеграции в геноме клетки-хозяина, по всей видимости, строго не детерминирован и определяется случайным образом. Интеграционные события наблюдались во многих ауто-сомах, а также в X- и Y-хромосомах. [c.450]

Поскольку мутации по большей части вредны, ни один биологический вид не может позволить себе быстро накапливать их в своих половых клетках. Позже мы обсудим (см. разд. 9.1.3), почему при наблюдаемой частоте мутаций, хотя она и невысока, число необходимых белков, которые могут быть закодированы в клетках зародышевого пути любого организма, не должно превышать 60000. Если бы частота мутаций была в 10 раз выше, в силу той же причины организм должен был бы довольствоваться 6000 белков. В этом случае эволюция, очевидно, не пошла бы дальше организмов, стоящих по степени сложности примерно на уровне плодовой мушки. [c.279]

Муха с клонированными генами в клетках зародышевого пути [c.148]

Революция в методах изучения ДНК, произошедшая в последние годы, сделала вопрос о происхождении разнообразия антител доступным для экспериментального анализа. Особенно ценными в данном случае оказались методы клонирования генов и быстрого определения последовательности протяженных участков ДНК. Благодаря использованию этих методов за короткий срок была получена информация, необходимая для ответа на два узловых вопроса сколько генов вариабельных областей содержится в клетках зародышевого пути Меняется ли последовательность оснований в процессе дифференцировки клеток, продуцирующих антитела [c.250]

Подытожим теперь те механизмы, которые обеспечивают разнообразие антител. Клетки зародышевого пути содержат довольно большой набор генов вариабельных областей. Легкая цень х кодируется несколькими сотнями (скажем, 300) генов V и пятью генами /. Существует по крайней мере три рамки, в которых происходит соединение генов V VL J. Отсюда следует, что общее число полных генов V, образующихся при всех возможных сочетаниях генов V и I, составляет 300 5 3 = 4500. Подобным же путем может возникнуть аналогичное число вариантов [c.254]

Скрещивание самок без Р-элемента с самцами, несущими Р-элементы, приводит у гибридов к транспозициям Р-элемента, которые наблюдаются только в клетках зародышевого пути. В потомстве таких гибридов обнаруживается достаточно много мутаций, вызванных внедрением элемента. Эги мутации часто приводят к стерильности потомства. Поэтому линии с Р-элементом и без него выглядят как репродуктивно изолированные, по крайней мере частично. Биологическая изоляция играет огромную роль в процессе эволюции. В этом случае она объясняется на молекулярном уровне изоляция линий вызвана активацией транспозиций Р-элемента, присутствующего в одной из них. Механизм активации транспозиций не расшифрован, однако выяснена причина, почему транспозиции Р-элемента ограничены зародышевыми клетками. Оказалось, что только в клетках—предшественниках гамет — осуществляется такой ход сплайсинга транскрипта Р-элемента, который приведет к образованию непрерывной открытой рамки трансляции, кодирующей транспозазу (рис. 120, а). Ограничение транспозиции зародышевыми клетками, по-видимому, имеет определенный смысл, поскольку обеспечивает выживание особей, несущих гаметы, в которых произошли геномные перестройки вследствие транспозиции Р-элемента. Подобный геномный шок , сопровождающийся высокой частотой мутагенеза, может обеспечить большую степень геномной изменчивости, которая послужит материалом для отбора в процессе эволюции. [c.232]

При клоиироваиш ДНК фрагмент, содержащий изучаемый ген, выявляют обычно с помощью радиоактивного ДНК-зонда или, после экспрессии гена в клетке-хозяине, - с помощью антител, обнаруживающих кодируемый этим геном белок. Затем клеткам, несущим данный фрагмент ДНК, предоставляют возможность размножаться и нарабатывать большое количество копий как самого гена, так и молекул его продукта. Для генноинженерных задач нуклеотидную последовательность такого клонированного фрагмента ДНК изменяют, присоединяют к другой последовательности ДНК, а затем снова вводят в клетки. Сочетание клонирования ДНК с генной инженерией вооружает клеточного биолога очень мощным инструментом исследования. В принципе возможно сконструировать ген, кодирующий белок с любой желательной аминокислотной последовательностью, и присоединить его к такой промоторной последовательности ДНК, которая позволит контролировать время и тип экспрессии гена Этот новый ген можно ввести либо в клетки, выращиваемые в культуре, либо в клетки зародышевого пути мыши или плодовой мушки. У трансгенных животных эффект экспрессии включенного гена можно наблюдать на многих различных клетках и тканях. [c.343]

Ретровирусы позволяют вводить ДНК в клетки зародышевого пути путем предимплантационного инфицирования эмбрионов или плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток. Последующая трансплантация этого материала позволяет с высокой эффективностью получать трансгенных животных [4, 5]. [c.273]

За последнее десятилетие удалось осуществить молекулярное клонирование и характеризовать структуру множества генов млекопитающих. Функциональное содержание и механизмы регуляции этих генов исследуются теперь в экспериментах по переносу генетического материала. Рекомбинантные конструкции на основе последовательностей дикого типа или их мутантных производных вводят путем трансфекции в культивируемые клетки [I] для того, чтобы идентифицировать г ис-действующие регуляторные элементы и изучить физиологические последствия экспрессии генных продуктов. Однако,, даже если для интересующего гена и существует подходящая культивируемая тканевая система, возможности исследования генной экспрессии в таких экспериментах in vitro ограничены. В конце концов функции генов и закономерности их экспрессии следует изучать, исходя из сложности целого организма. Был разработан целый ряд методик, позволяющих вводить интересующие нас последовательности ДНК в клетки зародышевого пути мышей и других млекопитающих. Включившись в геном данного организма, такие чужеродные последовательности, называемые трансгенами, устойчиво наследуются в ряду поколений. Весьма важное значение имеет тот факт, что трансгены часто экспрессируются и вызывают изменения в системе тканевой специфичности, физиологических реакциях, а иногда во всей программе развития организма. Следовательно, открывается путь к изучению функциональной роли и регуляции экспрессии интересующих нас клонированных генов на уровне целого организма — в данном случае это так называемый трансгенный организм. [c.308]

ES- и ЕК-клетки представляют собой плюрипотентные эмбриональные стволовые клетки, предшественники которых были взяты из бластоцисты [4,5]. ES-клетки можно культивировать in vitro и после необходимых манипуляций вернуть в живой организм, инъецируя их в бластоцисту. Клетки колонизируют эмбрион и участвуют в его нормальном развитии, давая начало клеткам всех типов соматических тканей и нередко клеткам зародышевого пути [6]. Прежде чем инъецировать в бластоцисту, в ES-клетки вводят клонированные гены —либо путем трансфекции [7], либо инфицируя их рекомбинантными ретровирусами [8]. Практическое достоинство этой методической схемы состоит в том, что она дает возможность проводить селекцию или скрининг трансформированных ES-клеток на определенный же- [c.310]

Y-хромосома и H-Y-антиген. Эйчвальд и Силмсер в 1955 г. описали у мыши трансплантационный антиген, контролируемый Y-хромосомой (разд. 3.1.4) [643]. Лишь значительно позднее стало понятным его значение для определения пола и особенно для дифференцировки мужских гонад [1248 1249 1341 1343 1342]. В настоящее время H-Y -антиген, определяющий пол, обнаружен у нескольких видов. По-видимому, его секретируют мужские первичные клетки зародышевого пути. Как только эти клетки попадают в зачатки гонад, начинается дифференцировка семенников. Этот вывод в значительной степени основан на изучении случаев отклонений в развитии пола, например у фримартин (т.е. коров генетически женского пола, у которых гонады превратились в семенники в результате того, что некоторое количество клеток близнеца мужского пола транспортировалось через общую кровеносную систему в гонады женского эмбриона). В настоящее время получены экспериментальные данные в пользу того, что Н-У-рецепторы имеются на поверхности клеток гонад обоих типов. [c.137]

Закла,1ка половых органов человека начинается у пятинедельного эмбриона. В зачатки гонад из желточного мешка мигрируют первичные клетки зародышевого пути, которые, размножаясь митозом, дифференцируются в гонии и становятся предшественниками гамет. У зародышей обоих полов миграция проходит одинаково. Если же в клетках зачатков гонад присутствует У-хромосома, то начинают разви- [c.115]

Клетки колонизируют эмбрион и участвуют в его нормальном развитии, давая начало клеткам всех типов соматических тканей и нередко клеткам зародышевого пути. Прежде чем инъецировать ES-клетки в бластоцисту, в них вводят целевые трансгены — либо путем трансфекции, либо инфицируя их рекомбинантными ретровирусами. Практическое достоинство этой методической схемы состоит в том, что она дает возможность проводить селекцию трансформированных ES-клеток по определенному параметру. Это может быть число копий трансгена, его хромосомная локализация или характер экспрессии. Все получаемые по такой схеме первичные трансгенные животные — мозаичные организмы, которые состоят из содержащих и не содержащих трансген клеток поэтому для получения чистых трансгенных линий необходима селекционная работа. Между тем довольно часто ES-клетки оказываются не способными колонизировать зародышевые ткани, что, по всей вероятности, объясняется накоплением хромосомных нарушений в процессе культивирования и селекции in vitro. [c.450]

Недавно у мышей удалось осуществить замену гена косвенным, достаточно трудоемким путем. Процедура сводится к следующему. Сначала фрагмент ДНК, содержащий нужный мутантный ген, вводят путем трансфекции в специальную линию плюрипотентных стволовых клеток, выделенных из эмбриона и выращиваемых в культуре. Клеткам дают возможность размножаться в течение некоторого времени, после чего методом блот-анализа по Саузерну выявляют редкие колонии, в которых общая рекомбинация привела к замене гена, и отдельные клетки из этих колоний имплантируют в ранний эмбрион мыши. В этой новой для них среде выделенные из эмбриона стволовые клетки часто пролиферируют, образуя крупные участки в теле нормальной мыши. Мышей, у которых произошла замена гена в клетках зародышевого пути, скрещивают, чтобы получить самца и самку, которые окажутся гетерозиготными по этому признаку (т. е. будут иметь одну нормальную и одну мутантную копию данного гена). Если теперь скрестить этих животньк, то одна четвертая часть их потомства будет гомозиготной по [c.339]

Гены вирусов С типа могут попасть в хромосомную ДНК млекопитающих, включиться в нее и начать функционировать, продуцируя вирусные частицы. Они проникают также в клетки зародышевого пути и передаются через гаметы. Один из генов вирусов С-типа, для которого характерна особая последовательность нуклеотидов, встречается у низших и высших узконосых о-безьян. Интересно отметить, что близкий к нему ген со сходной нуклеотидной последовательностью обнаружен у домашних кошек и других видов кошачьих в Средиземноморской области, но не у кошек других континентальных областей. Такое перекрывание географического распространения двух близких форм ви- [c.193]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология