logo
Гилберт С

Дополнительные сведения и гипотезы: Активация генома зародыша

Скорости развития животных различных видов чрезвычайно сильно варьируют. К 24 часам после оплодотворения личинка дрозофилы уже вылупилась из яйца и интенсивно питается, зародыши амфибий находятся на стадии поздней гаструлы или ранней нейрулы, а зародыши морского ежа – на стадии поздней бластулы или ранней гаструлы, содержащей сотни клеток. Зародыши млекопитающих не торопятся. К 24 часам после оплодотворения зигота мыши разделилась всего лишь один раз, а яйцеклетку человека отделяют от первого деления дробления примерно 6 ч. Исходя из такого разнообразия, можно ожидать, что геномы зародышей различных видов активируются в разное время (табл. 14.4). У зародышей Xenopus резкая активация наблюдается после двенадцатого деления дробления (Newport, Kirschner, 1982). До этого времени ядерная транскрипция у нормальных зародышей не обнаруживается, но после перехода к средней бластуле транскрипция начинается с высокой скоростью (рис. 14.23). У морского ежа, по-видимому, ядра зародыша функционируют постоянно. Даже в пронуклеусах перед их слиянием наблюдается транскрипция (в том числе синтез новых гистоновых мРНК), хотя уровень ее очень невысок (Poccia et al., 1985). Эти новосинтезированные мРНК присоединяются к большому фонду материнских мРНК. В ходе первых четырех дроблений хроматин образуется преимущественно из гистонов, запасенных в цитоплазме ооцита, и из гистонов, синтезированных на материнских мРНК. Однако, начиная со стадии 16 клеток большая часть гистонов синтези-

Таблица 14.4. Активация геномов зародышей и продолжительность функционирования материнской мРНК

Организм

Время регистрации первых транскриптов в ядрах

Время основной волны синтеза новых транскриптов в ядрах

Продолжительность функционирования материнских мРНК

Млекопитающие (Mus musculus)

Поздняя фаза одноклеточной стадии (11–17 ч)

Ранняя морула (от 8 до 16 клеток) (3 сут)

Четырехклеточная стадия (2–4 сут)

Амфибии (Xenopus Iaevis)

12-е деление дробления (4000 клеток) средней бластулы (7 ч)1)

12-е деление дробления (4000 клеток) средней бластулы (7 ч)

Стадия нейрулы (15–30 ч»

Иглокожие (S. purpuratus и другие морские ежи)

Зигота (стадия пронуклеусов) (≤0,5 ч)

Средняя бластула (~128 клеток) (11 ч)

Поздняя бластула (15 ч)

Насекомые (Drosophila

melanogaster)

Синцитиальная бластодерма после 10-го деления ядер (2,5 ч)

Клеточная бластодерма после 14-го деления ядер (3,5 ч)

Средняя фаза органогенеза (~15 ч)

Источники: Will, 1964; Poccia, et al., 1985; Weir, Kornberg, 1985; Clegg, Piko, 1983; Gilbert, Solter, 1985; Woodland, Ballentine, 1980; Davidson, 1986; Edgar, Schubiger, I986.

1) Время указывает продолжительность инкубации при соответствующей температуре. Крайне низкий уровень синтеза РНК наблюдается у Xenopus уже на стадии 6-го деления дробления (64 клетки, 3,5 ч), если бластомеры инкубируются в специальных условиях (Nakakura et al., 1987).