О Генетичний контроль розвитку

Одним із центральних питань медичної біології є генетичний контроль розвитку. В цілому генетич­ний контроль онтогенезу є очевидним, однак його механізми ще не повністю з'ясовані. Для того, щобвивчити генетику індивідуального розвитку, вчені широко використовують метод експериментальної мутації. Виявивши мутації, які змінюють онтогенез, дослідник порівнює фенотипи мутантних особин з нормальними. Це дозволяє зрозуміти, як даний ген впливає на нормальний розвиток. За допомогою складних методів намагаються визначити час і місце дії гена.

Аналіз генетичного контролю ускладнюється рядом причин, насамперед, тим, що роль генів неод­накова. Частина геному складається із генів, які визначають життєво важливі функції або відпові­дають за синтез речовин, без яких неможливе фун­кціонування жодної клітини (наприклад, гени, що відповідають за синтез т-РНК, або ДНК-поліме-рази). Інші гени безпосередньо беруть участь у детермінації, диференціюванні і морфогенезі, тоб­то функція їх більш специфічна. Для аналізу гене­тичного контролю необхідно також знати місце пер­винної дії гена. Наприклад, при вторинній (від­носній) плейотропії існує одне первинне місце дії мутантного гена - гемоглобін в еритроцитах, а всі інші симптоми, які спостерігаються при цій пато­логії (серцева недостатність, збільшення селезін­ки та ін.) розвиваються як наслідок дії аномально­го гемоглобіну.

Аналіз мутацій ускладнюється також тим, що розвиток кожного органа і системи органів конт­ролюється сукупною координованою дією сотень генів. У людини відомо понад 120 форм спадкової глухоти, які виникають у результаті експресії му­тантних генів, що відповідають за формування слу­хового аналізатора. Описано близько 250 спадко­вих уражень зорового аналізатора, 150 спадкових аномалій скелета та ін. Про значення генетичного контролю онтогенезу також свідчать численні хво­роби, пов'язані з геномними та хромосомними му­таціями.

Крім експериментальних мутацій, існує цілий ряд інших методів, які дозволяють вивчити роль генів в індивідуальному розвитку. Це методи генної інже­нерії, клонування, біохімічного аналізу, імунологічні та ін.

Дослідження генетичного контролю онтогенезу має важливе значення для медицини, оскільки це дозволить у майбутньому суттєво знизити рівень спадкової патології. ■ Диференціювання клітин, зародкових листків, тканин

Диференціювання - це процес, внаслідок якого клітина стає більш спеціалізованою, тобто набуває морфологічних і функціональних особливостей. Це зміни, які відбуваються у клітині впродовж одного, нерідко термінального, клітинного циклу. Прикладом може бути диференціювання клітин епідермісу шкіри людини, при якому у клітинах, що переміщуються з базального шару до вищих шарів, відбувається на­копичення кератогіаліну, який перетворюєтьс і у клітинах блискучого шару в елеїдин, а потім у рого­вому шарі - в кератин. При цьому змінюється фор­ма клітин, будова клітинних мембран і набір орга-нел. Насправді диференціюється не одна клітина, а група подібних клітин. Прикладів можна навести багато, оскільки в організмі людини налічується близько 100 видів різних типів клітин. Фібробласти синтезують колаген, міобласти - міозин, клітини епі­телію травного тракту - пепсин і трипсин.

У більш широкому розумінні під диференціюван­ням розуміють поступове наростання відмінностей і спеціалізації між клітинами, які походять від однорідних клітин. Перші хімічні та морфогенетичні відмінності між клітинами відбуваються в період гаструляції.

Зародкові листки та їхні похідні є прикладом ран­нього диференціювання, яке призводить до обме­ження потенцій клітин зародка.

Можна виділити цілий ряд ознак, які характеризу­ють ступінь диференціації клітин. Так, для недиферен-ційованого стану характерні відносно велике ядро і ви­соке ядерно-цитоплазматичне співвідношення, диспер­гований хроматин і добре виражене ядерце, численні рибосоми та інтенсивний синтез РНК, висока міто­тична активність і неспецифічний метаболізм. '

Всі ці ознаки змінюються в процесі диференцію- ^ вання, характеризуючи клітинну спеціалізацію. Про- ¹ цес, внаслідок якого окремі тканини в ході дифе- ⁽ренціювання набувають характерного для них ви- * гляду, називають гістогенезом. ¹

Диференціювання клітин під час онтогенезу є ре- І зультатом послідовних реципрокних (взаємних) впливів цитоплазми і змінених продуктів активності ядерних с генів. Таким чином, диференціальна експресія генів є г основним механізмом цитодиференціювання. ІУ ряді випадків остаточне диференціювання по­в'язане з "добудовою" молекул ферментів або гор­монів. Це вже посттрансляційні події. Наприклад, фермент тирозиназа з'являється у зародків амфібій ще в ранньому ембріогенезі, але переходить в ак­тивну форму лише після їх вилуплення.

Іншим прикладом є диференціювання клітин, при якому вони набувають здатності реагувати на хімічні речовини не відразу після синтезу відповідного ре­цептора, а лише в певний момент. Показано, що м'я­зові волокна у своїй мембрані мають рецептори до медіаторної речовини ацетилхоліну. Цікаво, що ці хо-лінрецептори виявляли всередині цитоплазми клітин-міобластів до утворення ними м'язових волокон, а чутливість до ацетилхоліну виникала лише з момен­ту вбудовування рецепторів у плазматичну мембра­ну під час утворення м'язових трубочок і м'язових волокон. Цей приклад показує, що експресія генів і тканинне диференціювання можуть регулюватися після трансляції у процесі міжклітинних взаємодій.

Таким чином, диференціювання клітин не зво­диться лише до синтезу специфічних білків, тому стосовно багатоклітинного організму ця проблема пов'язана з просторово-часовими аспектами і більш високими рівнями її регуляції, ніж біосинтез білка на клітинному рівні.

1.3.3.7

Поиск по сайту: