Cтраница 3
Большинство клеток, образующихся в корневой меристеме, проходит три четкие стадии развития: 1) деление, 2) рост или удлинение и 3) дифференци-ровку. Несмотря на некоторое перекрывание, в кончике корня сравнительно легко можно различить зону деления клеток, зону роста ( зону удлинения, или растяжения, клеток) и зону клеточной дифференцировки. Часто, однако, процесс дифференцировки начинается еще тогда, когда клетка продолжает увеличиваться в размерах. [31]
Эти данные согласуются с точкой зрения о том, что избрание клеткой пути дифференцировки переводит ее на рельсы дальнейшей программированной гибели. Следует еще раз напомнить, что программированная гибель свойственна не только дифференцированным клеткам. Необходимо отметить существенную разницу между гибелью лимфоцитов и процессом дифференцировки рассмотренных типов клеток. Как зрелые клетки хрусталика, так и эритроциты представляют собой безъядерные клетки, и элиминация ядра совпадает с началом выполнения ими специфических функций, но не гибели. В отличие от этого процесс дифференцировки лимфоцитов и выполнение ими специфических функций не связаны с потерей ядра. [32]
Самый мощный из таких сигналов - свет. Он не только дает энергию для фотосинтеза и определяет движение органов растения, но и непосредственно воздействует на процессы дифференцировки. Изменение ее хода под влиянием света определенного спектрального состава, интенсивности и периодичности называется фотоморфогенезом. [33]
Уже давно С. М. Хейвуд с сотрудниками пытались показать, что препараты eIF - З из разных тканей различаются функционально. Если в бесклеточную систему, содержащую как глобиновую, так и миозиновую мРНК, был добавлен препарат eIF - З из мыщц, то это приводило к избирательной стимуляции трансляции миозиновой мРНК Очищенный eIF - З из мышц удалось разделить на сердцевинные и дискриминаторные субъединицы. Это указание на позитивную регуляцию инициации со стороны самого сложного фактора инициации, eIF - З, заслуживает внимания как один из возможных путей регуляции на уровне трансляции в процессах клеточной дифференцировки. [34]
Каким образом может отдельная оплодотворенная яйцеклетка - маленький, с виду бесформенный комочек протоплазмы - превратиться в человека с глазами, ушами, руками, ногами, сердцем и мозгом. Как может одна недифференцированная клетка превратиться в несметное множество различных специализированных клеток, составляющих человеческий организм. Эта загадка - дифференцировка - представляет собой несомненно одну из величайших проблем биологии. Процесс дифференцировки всегда казался особенно таинственным, потому что в неживой природе очень мало явлений, которые могли бы помочь в разрешении этого вопроса. В неживой природе мы редко сталкиваемся с процессами, при которых отдельные части единого скопления материи начинают постепенно изменяться и в конце концов становятся совершенно различными. А для всех живых существ, за исключением разве вирусов, дифференцировка - основной закон природы, которому они неизменно подчиняются. [35]
Развивается из жаберных карманов. Каждая долька состоит из коркового и мозгового вещества. В корковом веществе происходит процесс дифференцировки родона-чальной кроветворной клетки костномозгового происхождения ( через ряд стадий) в иммунокомпетентные Т - лимфоциты ( они определяют клеточный иммунитет и регулируют, после контакта с антигеном, активность В-лимфопитов), к-рые мигрируют в мозговой слой, а оттуда с кровью и лимфой поступают в периферия, лимфоидпые органы - лимфатич. Секреция этих гормонов регулируется глюкокортикоидами и соматотропи-ном гипофиза. [36]
При клеточной дифференцировке, происходящей в процессе эмбрионального развития, транскрипция различных генов претерпевает последовательные изменения как качественного, так и количественного характера. Каждая стадия дифференциации включает в себя активацию очень большого числа структурных генов. Образование индивидуальных ткЪней связано с синтезом мРНК, которые кодируют белки, характерные для данной ткани. Это означает, что и в процессе дифференцировки и функционирования клеток должны существовать способы контроля транскрипции, необходимые для активации или репрессии определенных генов. Существует несколько принципиальных различий в условиях транскрипции у про - и эукариот: количество ДНК у эукариот в расчете на клетку в несколько тысяч раз больше, чем у прокариот, и если у бактерии существует одна хромосома, то у эукариотических клеток гены распределены между разными хромосомами. Кроме того, в эукарио-тах транскрибируется хроматин, расположенный в ядре, а синтезированная информационная РНК транспортируется в цитоплазму, тогда как у бактерий ядра нет и синтезы РНК и белка не разделены в пространстве. [37]
Роль локального метилирования ДНК как фактора, контролирующего активность генов, подтверждается прежде всего реактивацией некоторых неактивных генов после частичного деметилирова-ния. Метилирование можно ингибировать, добавляя к культурам клеток 5-азацитидин, подавляющий активность метилаз. В присутствии 5-азацитидина удается наблюдать резкое возрастание уровня экспрессии генов - в 105 - 10е раз, если, например, судить об этом по увеличению активности фермента. В таком случае эффект 5-азацитидина по силе своего действия сопоставим с эффектом мутационного события. Добавление 5-азацитидина иногда вызывает процессы дифференцировки, например образование мышечной ткани в культуре миобластов. [38]
Роль локального метилирования ДНК как фактора, контролирующего активность генов, подтверждается прежде всего реактивацией некоторых неактивных генов после частичного деметилирова-ния. Метилирование можно ингибировать, добавляя к культурам клеток 5-азацитидин, подавляющий активность метилаз. В присутствии 5-азацитидина удается наблюдать резкое возрастание уровня экспрессии генов - в 105 - 106 раз, если, например, судить об этом по увеличению активности фермента. В таком случае эффект 5-азацитидина по силе своего действия сопоставим с эффектом мутационного события. Добавление 5-азацитидина иногда вызывает процессы дифференцировки, например образование мышечной ткани в культуре миобластов. [39]
Роль локального метилирования ДНК как фактора, контролирующего активность генов, подтверждается прежде всего реактивацией некоторых неактивных генов после частичного деметилирова-ния. Метилирование можно ингибировать, добавляя к культурам клеток 5-азацитидин, подавляющий активность метилаз. В присутствии 5-азацитидина удается наблюдать резкое возрастание уровня экспрессии генов - в 105 - 106 раз, если, например, судить об этом по увеличению активности фермента. В таком случае эффект 5-аза-цитидина по силе своего действия сопоставим с эффектом мутационного события. Добавление 5-азацитидина иногда вызывает процессы дифференцировки, например образование мышечной ткани в культуре миобластов. [40]
Эти данные согласуются с точкой зрения о том, что избрание клеткой пути дифференцировки переводит ее на рельсы дальнейшей программированной гибели. Следует еще раз напомнить, что программированная гибель свойственна не только дифференцированным клеткам. Необходимо отметить существенную разницу между гибелью лимфоцитов и процессом дифференцировки рассмотренных типов клеток. Как зрелые клетки хрусталика, так и эритроциты представляют собой безъядерные клетки, и элиминация ядра совпадает с началом выполнения ими специфических функций, но не гибели. В отличие от этого процесс дифференцировки лимфоцитов и выполнение ими специфических функций не связаны с потерей ядра. [41]
В процессе транслокаций каждый V-ген сохраняет свой промотор. Однако только промотор, перенесенный к энхансеру и находящийся в составе функционально перестроенного гена, активируется в В-лимфо-цитах, где ген должен работать. Энхансер, свойства и функции которого были доказаны с помощью искусственных генетических конструкций, располагается в районе интрона. Энхансер обнаруживает выраженную тканевую специфичность: его активность проявляется в лимфоидных клетках, но не в фибробластах или клетках легочной ткани. Эн-хансеры с тканеспецифическим действием описаны и для других генов, например для генов инсулина и химотрипсина, которые не подвергаются перестройке в процессе клеточной дифференцировки. [42]
Вместе с тем, как показали опыты с хроматином гороха, если какой-то участок ДНК в хроматите остается свободным от гисто-на, то он бывает способен принимать участие в биосинтезе РНК. Хроматин из точек роста стебля, не синтезирующий in vivo запасного глобулина семян, не синтезирует его и in vitro. Однако если из хроматина точек роста стебля удалить гистоны, то высвобожденная ДНК поддерживает синтез глобулина. Эти результаты подтверждают гипотезу о том, что ДНК каждого вида содержит необходимую информацию для синтеза всех белков этого вида. Однако во многих тканях определенные участки ДНК закрыты гистонами, в результате чего в этих тканях образуются только белки, характерные для данной ткани. Вполне возможно, что этот механизм участвует в процессах дифференцировки в зародышах. После гаструляции связь между структурными генами и гистонами изменяется, что приводит к синтезу m - РНК, а это в свою очередь приводит к синтезу белков, характерных для каждой ткани или органа. [43]
Естественно, что такая модель не должна описывать все детали процесса, еще недостаточно изученные. Модель предназначена для качественного и полуколичественного рассмотрения его важнейших особенностей. Соответствующие попытки имеются в литературе. Однако она сформулирована в абстрактных терминах, затрудняющих биологическую интерпретацию. Модели, предложенные в [164], дают детальное описание иммунной реакции, используя весьма конкретные предположения о механизмах, которые, к сожалению, в некоторых случаях не установлены достоверно. Расчеты, выполняемые на ЭВМ, приведены в согласие с экспериментальными данными по иммунным реакциям у кроликов. В более поздней работе [165] ставится задача построения достаточно простой модели, допускающей качественное исследование. В перечисленных работах ( за исключением [160]) не учитывались прямо эффекты запаздывания, связанные с латентными фазами в процессах дифференцировки клеток. [44]