etology

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » etology » Новости науки » Избыточные регуляторы делают развитие эмбриона помехоустойчивым


Избыточные регуляторы делают развитие эмбриона помехоустойчивым

Сообщений 1 страница 5 из 5

1

Работа многих генов, управляющих развитием эмбриона, контролируется «теневыми» энхансерами — дополнительными регуляторными элементами, функция которых на первый взгляд кажется избыточной, потому что они дублируют действие основных регуляторных элементов («обычных» энхансеров). На примере гена svb, управляющего развитием щетинок у личинок дрозофилы, удалось показать, что теневые энхансеры являются «лишними» только в оптимальных условиях. При температурном стрессе и при мутациях «вышестоящих» регуляторных генов теневые энхансеры обеспечивают стабильность работы подконтрольного гена, тем самым придавая индивидуальному развитию помехоустойчивость.

http://elementy.ru/images/news/secondary_enhancers_in_d.melanogaster_600.jpg

http://elementy.ru/images/news/svb_cis-regulatory_region_in_d.melanogaster_600.jpg

Зачем нужны «избыточные» энхансеры? Чтобы ответить на этот вопрос, авторы удалили из генома мух участок ДНК, содержащий теневые энхансеры. На рисунке этот удаленный фрагмент обозначен двумя синими треугольничками; над ним написано «Df(X)svb108» — так назвали генно-модифицированную линию мух.

Удаление теневых энхансеров почти не повлияло на развитие щетинок: изменились только мелкие детали их строения. На здоровье личинок это не отразилось вовсе. Тем самым, казалось бы, подтвердилось предположение об «избыточности» теневых энхансеров. Однако дальнейшие эксперименты показали, что избыточность генной регуляции в данном случае имеет важное приспособительное значение: она повышает стабильность (помехоустойчивость) эмбрионального развития в неблагоприятных условиях.

Личинки с удаленными теневыми энхансерами, как выяснилось, развиваются нормально только при температуре, оптимальной для личинок дрозофил (около 25°C). Если же понизить температуру до 17 или повысить до 32°, то щетинки у мутантных личинок развиваются хуже. Авторы отмечают, что ген svb очень удобен для таких исследований, потому что число щетинок на том или ином участке эпидермиса в точности отражает уровень экспрессии этого гена. Нормальные личинки, из генома которых теневые энхансеры не были удалены, имеют одинаковое количество щетинок при любой температуре от 17 до 32°. Многочисленные дополнительные эксперименты подтвердили вывод о том, что теневые энхансеры стабилизируют онтогенез, обеспечивая достаточно высокий уровень экспрессии гена svb независимо от колебаний температуры.

http://elementy.ru/news/431333

0

2

Ну вот и дождались!

Наконец-то начали изучать процессы УПРАВЛЕНИЯ генома.

И это только начало.

Кодирование синтезируемых белков - это, конечно, хорошо, но этого чертовски мало для понимания того, как работает организм. Потому что мы до сегодняшнего дня абсолютно не понимали КАК РЕГУЛИРУЕТСЯ считывание того или иного гена с ДНК.

Из имеющихся знаний по этому вопросу были открытые довольно давно стоп-кодоны (участки ДНК, которые обозначают конец гена, и прерывают процесс считывания, аналогично символу "конец файла" в компьютере), и промоуторы (участки ДНК, которые, наоборот, означают начало гена, и запускают процесс считывания).

Но для того, чтобы процесс считывания был вообще возможен, участок ДНК нужно привести в рабочее состояние. Но кто и как это решает, какой именно участок ДНК активировать, и как это происходит - мы пока не знаем.

Вот когда для нас ВСЯ ДНК будет понятна (как программа для компьютера), вот только тогда мы и станем произвольно, по собственному желанию проектировать и синтезировать ДНК, а значит и организмы, с любыми свойствами.

0

3

Теневые энхансеры

Американские ученые, работающие с геномами ранних зародышей дрозофил, обнаружили новый тип регуляторных нуклеотидных последовательностей — теневые энхансеры. Действие теневых энхансеров такое же, как и основных, только его можно обнаружить лишь при отключении основных энхансеров. Кроме того, теневые энхансеры расположены далеко от генов, работу которых они регулируют. Теневые энхансеры мутируют в среднем в 1,6 раз быстрее, чем основные. Широкая изменчивость свидетельствует об участии регуляторных механизмов в видообразовании.

http://elementy.ru/images/news/drosophila_gene_expression_in_the_early_embryo_600.jpg

http://elementy.ru/images/news/brinker_&_sog_primary_vs_shadow_enhancers_600.gif

Чтобы оценить изменчивость энхансеров, ученые построили кладограммы 12 близких видов дрозофил отдельно для теневых и основных мотивов. Кладограммы построили и для энхансеров brinker, и для энхансеров sog. И далее по длине полученных кладограмм оценили скорость мутирования у основных и теневых энхансеров. Оказалось, что теневые энхансеры мутировали в среднем в 1,6 раз чаще, чем основные: brinker — в 1,8 раз, sog — в 1,4 раза.

Это означает, что теневые энхансеры более изменчивы и, таким образом, представляют больше материала для естественного отбора. Они могут менять места работы и активность транскрипционных факторов, настраивая системы организма к новым условиям. Ученые предполагают, что теневые энхансеры могут появляться в результате дупликаций некодирующих участков генома. Бессмысленные мутации в дубликате никак не отразятся на экспрессии генов, так как нормальное функционирование генов поддерживается основными энхансерами. Полезные мутации при этом могут стать запасным вариантом или начать работать в нестабильных или новых условиях. Поэтому появление новой копии регуляторного участка может стать начальным этапом видообразования.

http://elementy.ru/news/430827

0

4

Как изучают гены

Американские биологи частично расшифровали генетический механизм, отвечающий за формирование затейливого узора на крыльях одного из видов плодовых мушек. Как выяснилось, ключевую роль в этом играет ген wingless — многофункциональный регулятор ранних этапов индивидуального развития. На поздних этапах wingless остается почти не у дел, что и позволило некоторым мухам «кооптировать» его для раскрашивания крыльев. Сложность орнамента обеспечивается его тесной связью с эволюционно более древней генетической «разметкой» крылового зачатка, от которой зависит расположение жилок и механорецепторов на крыле.

http://elementy.ru/images/news/wing_pattern_fig1_600.jpg

http://elementy.ru/images/news/wing_pattern_fig2_600.jpg
Крыло куколки генно-модифицированной мухи D. guttifera. Ген зеленого флуоресцирующего белка был объединен с регуляторным элементом vs, ген красного флуоресцирующего белка — с элементом iv. Распределение зеленых и красных пятен в точности совпадает с распределением пятен и «теней» на крыльях диких D. guttifera. Этот результат показывает, что элемент vs управляет формированием пятен, а элемент iv отвечает за «тени».

http://elementy.ru/images/news/wing_pattern_fig3,5_600.jpg
Филогенетическое древо, показывающее родственные отношения между видами дрозофил с различными элементами узоров на крыльях. Самый сложный орнамент — у D. guttifera.

http://elementy.ru/images/news/wing_pattern_fig4_600.jpg

Исходно у дрозофил ген wingless экспрессировался вдоль поперечных жилок, но не работал у концов продольных жилок и в колоколовидных сенсиллах. В гене yellow не было регуляторного элемента vs, способного реагировать на активность гена wingless, а крылья не имели орнамента. Это исходное состояние сохранилось у D. melanogaster. Затем у общего предка групп D. virilis и D. quinaria появился элемент vs, что привело к формированию связи между экспрессией wingless и пятнами на крыльях. Первые темные пятна поэтому появились там, где исходно экспрессировался wingless — вдоль поперечных жилок.

После того, как пигментация стала зависеть от wingless, у эволюции появилась возможность создавать новые узоры, меняя экспрессию этого гена. wingless имеет сложную и пока еще слабо изученную систему регуляции, но в целом его работа ориентируется на базовую морфогенетическую «разметку» и ключевые «опорные точки» развивающегося организма. Эта привязанность гена wingless к «опорным точкам» сохранилась и в ходе дальнейших изменений его экспрессии в крыльях. У некоторых видов группы quinaria появились новые области экспрессии wingless на концах продольных жилок, что сопровождалось формированием соответствующих пятен. Только у одного вида — D. guttifera — орнамент крыльев усложнился еще сильнее за счет появления дополнительных областей экспрессии wingless в шести колоколовидных сенсиллах.

Получается, что замысловатый орнамент крыльев D. guttifera развился на основе существовавшего ранее сложного плана строения крыла. Авторы предполагают, что примерно таким же образом, отталкиваясь от «опорных точек» морфогенетической разметки крыла, сформировались узоры на крыльях и у других насекомых, включая бабочек. Но чтобы это доказать, придется еще немало потрудиться.

http://elementy.ru/news/431299

0

5

Ссылка на научную работу.

http://www.evolbiol.ru/r_kolchanov.htm

Н.А.Колчанов, В.В.Суслов

Кодирование и эволюция сложности биологической организации

Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск

0


Вы здесь » etology » Новости науки » Избыточные регуляторы делают развитие эмбриона помехоустойчивым


бесплатные форумы