Генный і хромосомний рівні контролю розвитку

Генный і хромосомний рівні контролю розвитку

Н.Я. Вайсман, к.б.н., Інститут цитології і генетики ЗІ РАН, Новосибирск.

Введение

Впечатляющий прогрес в клонуванні ссавців, основу якої лежать експерименти по трансплантації ядер диференційованих клітин на энуклеированные ооциты, привніс нові докази, що эукариотический геном не зазнає необоротних змін — у ході диференціювання і то, можливо репрограммирован до рівня потенцій, подібного з зиготой (Kikyo, Wolffe, 2000; Rideout et al., 2001; Surani, 2001). Понад те, показано, що ядра высокодифференцированных клітин, як-от Учи Т-лімфоцити, здатні до повного репрограммированию, незважаючи те що, що деякі їхні гени (імуноглобуліни і Т-рецепторы) перетерплюють перебудову під час диференціювання (Hochedlinger, Jaenisch, 2002). І хоча залишається загадкою, чи здатні до репрограммированию геноми будь-яких типів диференційованих клітин, список талановитими в репрограммированию різноманітних типів клітин досить великий і включає: фибробласты ембріонів і дорослих тварин, клітини кумулюса, епітеліальні клітини молочної залози і яйцевода, ембріональні власні стовбурні клітини, Уі Т-лімфоцити, незрілі клітини Сертоли і пролиферирующие нейральні клітини кори мозку ембріонів (Ogura et al., 2000; Wakayama, Yanagimachi, 2001; Yamazaki et al., 2001; Hochedlinger, Jaenisch, 2002; Miyashita et al., 2002). Важливо, як раніше в експериментах про трансплантацію ядер диференційованих клітин на энуклеированные яйця чи ооциты амфібій було також отримані результати, однозначно що свідчать, що диференціювання у часто не супроводжується необоротними змінами у геномі (Gurdon et al., 1979; Gurdon, 1986; 1999). Отже, сукупність даних із клонування амфібій і ссавців цілком узгоджується з ідеєю, що у основі розвитку лежить диференційна активність генів, а фенотипическое розмаїтість клітинних типів дефинитивного організму підтримується эпигенетическими механізмами (Latham, 1999). Важливо підкреслити, що це принцип є спільною розвитку як тварин, і рослин (Meyerowitz, 2002), як і раніше, що ними існують величезна еволюційна дистанція й істотні розбіжності у характері розвитку. Cреди рослин, у природних умовах поширене вегетативне розмноження, у тому числі репрограммирование спеціалізованих клітин (аркуша, стебла чи кореня) з наступним формуванням дефинитивных форм з повноцінними органами розмноження.

Взаимодействие генів і генний контроль розвитку

Геномы багатоклітинних эукариот містять багато тисяч генів, наприклад, нематоди З. elegans приблизно 19 000 (The З. elegans Sequencing Consortium…, 1998), дрозофіли — 13 600 генів (Adams et al., 2000), людини — 30 000−40 000 (International Human Genome Sequencing Consortium…, 2001), а Arabidopsis thaliana — майже 25 500 (The Arabidopsis Genome Initiative…, 2000). Завдяки функціонуванню цих генів забезпечується розвиток виробництва і життєдіяльність дефинитивного організму, який перебуває з різноманітного типу спеціалізованих диференційованих клітин. Так, наприклад, в людини (як і більшості ссавців) ідентифіковано більш 200 типів клітин, які, своєю чергою, може бути додатково підрозділені (частіше ідентифікуються з допомогою молекулярних маркерів) на безліч більш спеціалізованих функціонально й почасти морфологічно типів клітин (Volpert et al., 1998; Surani, 2001). Відповідно до сучасної парадигмі про диференціальної активності генів у розвитку, передбачається, що це фенотипическое розмаїтість соматичних спеціалізованих клітин грунтується у тому, що у в кожному конкретному клітинному типі функціонує властивий тільки цьому типу набір экспрессирующихся генів.

Из порівняльного аналізу геномів ссавців слід, що генний склад їх подібний в багатьох вивчених видів, попри разючі морфологічні різницю між ними. Понад те, функціонально важливі розвитку гени (іноді вживають термін «гени розвитку », підкреслюючи їх важливість в процесах диференціювання, такі, як транскрипционные чинники, гомеобокс-содержащие гени і гени, які кодують трансмембранные білки, відповідальні проведення регуляторних індукційних сигналів між клітинами) еволюційно консервативні і є у геномах хребетних і навіть безхребетних, виконуючи часом подібні функції у розвитку. Подібність геномів різних видів простежується лише на рівні генних асоціацій. Приміром, в усіх видів ссавців подібний генний склад Х-хромосом, серед аутосом ідентифіковано десять великих консервативних асоціацій синтенных генів, які зберігаються в цілому або частково в багатьох вивчених видів ссавців (O «Brien et al., 1999 a, b). З цього випливає, що онтогенез різних видів ссавців виходить з функціонуванні подібних наборів гомологичных (гомеологичных) генів, які до того нерідко подібно організовані на хромосомному рівні. У той самий час бачимо щонайширший розмаїття морфологічних форм ссавців дає підстави укласти, що неодмінним атрибутом онтогенезу є його видоспецифичность.

Для пояснення цього феномена — видоспецифичности онтогенезу — передбачається, що у процесі еволюції в генах, контролюючих ті чи інші етапи розвитку, відбуваються структурні зміни, які заторкують або кодирующую частина їх, або їх цис-регуляторные послідовності, прилежащие до яка кодує частини (Carroll, 2000; Stern, 2000), у результаті змінюються тимчасові і/або тканеспецифические параметри їх експресії. Негласно передбачається, такі зміни експресії генів у кінцевому підсумку трансформуються у змінах тих чи інших процесів морфогенезу, що призводить до появи розмаїття морфологічних форм тварин і звинувачують рослин.

Если розглядати розвиток з погляду експресії генів, воно представляється як багатоступінчастий динамічний процес з постійно змінюваними спектрами экспрессирующихся генів у залежність від стадії ембріональної диференціювання. Палітра экспрессирующихся генів значно ускладнюється, з урахуванням, що у різних стадіях розвитку (особливо ранніх) відбувається формування різноманітних закладок, що призводять до появі різноманітних спеціалізованих типів диференційованих клітин, тобто. набір экспрессирующихся генів того чи іншого стадії розвитку є сумою спектрів «індивідуальних «закладок чи диференційованих клітин. Важливо врахувати у своїй, що ці зміни спектрів залучені багато сотень чи тисячі генів, розташованих різними хромосомах чи різних сайтах межах однієї хромосоми. Останнє передбачає надзвичайно чітку координацію експресії безлічі генів на протязі усього попереднього розвитку і всього подальшого життя дорослого індивідуума, що є продовженням розвитку (Gilbert, 1991). І тут цілком виправдано використання терміна «програма розвитку », якщо розуміти під цим саме суворо впорядковану в часі та просторі скоординовану експресію сотень і тисяч генів.

В час відсутня чітко сформульоване уявлення у тому, що є основою «програми розвитку ». Не означає, що до вирішення цієї проблеми немає жодних перспективних підходів. Завдяки прогресу в молекулярної біології стала наповнюватися змістом концепція (донедавна часу більше яка нагадувала міркування загального характеру), за якою процес розвитку спочиває на взаємодії генів, у якому продукти генів попередніх стадій розвитку активують нові генні набори у наступні стадії і/або репресують окремі гени попередніх. Такий тип взаємодії генів Lewin (1994) визначив як «каскадна », підкреслюючи цим наступність в експресії генів ранніх і більше пізніх стадій. Справді, є приклади що така взаємодії генів у розвитку, наприклад, у ранньому розвитку дрозофіли білковий продукт гена bicoid виступає в ролі типового морфогена, формуючи передній полюс передне-задней осі ембріона. Той самий ген більш пізньої стадії розвитку поводиться як позитивний регулятор однієї з перших зиготических генів, гена hunchback, зв’язуються зі його промотором. Натомість, білок hunchback є регулятором інших генів групи gap, причому експресію одних (Kruppel і knirps) він придушує, інших — активує (giant). При формуванні кордонів майбутніх сегментів у дрозофіли є ген even-skipped, експресія якого регулюється білками Kruppel, giant (репрессоры) і bicoid і hunchback (активатори) (Lewin, 1994; Volpert et al., 1998). Прикладом можуть також служити скоординовані ієрархічні взаємодії між гомеобокссодержащими генами, які входять у комплекси генів С-ANT і С-BX у дрозофіли чи комплекси генів: HOXA, HOXB, HOXC і HOXD у ссавців (Lewin, 1994; Volpert et al., 1998).

В геномах эукариот частка генів, виконують функції транскрипционных чинників, невелика: у дрозофіли близько 700, чи 5% всіх генів, їх 279 беруть участь у контролі розвитку (2,5%) (Adams et al., 2000), у нематоди З. elegans 500, чи 2,5% (The З. Elegans Sequencing Consortium…, 1998), а й у Arabidopsis thaliana 500, чи 2% (The Arabidopsis Genome Initiative…, 2000). З цього випливає, що за кожен ген-регулятор доводиться 40−50 генов-мишеней. Як здійснюється координація експресії генов-мишеней при малому числі генов-регуляторов? Останніми роками активно розвивається уявлення, що, можливо, існує спеціальний клас транскрипционных чинників — «селекторні «гени, що безпосередньо пов’язуються з цис-регуляторными елементами генов-мишеней і об'єднують у єдину «генну регуляторну мережу «(«genetic regulatory network »), у результаті відбувається координована експресія генів, яка веде до формування тієї чи тієї інший морфологічно складної структури (Guss et al., 2001). Нині вдалося ідентифікувати кілька «селекторних «генів: eyeless, Distalless і scalloped. Функціонування такої «генної регуляторної мережі «можна проілюструвати з прикладу освіти крила у дрозофіли. Як засвідчили Guss et al. (2001), чинник scalloped комплексно з транскрипционными чинниками vestigial і spalt трансмембранной сигнальною системи Decapentaplegic і cut системи Notch контролюють освіту всіх частин крила, тобто один ген-селектор scalloped через генну регуляторну мережу здійснює освіти складної структури. Як вважають автори (Guss et al., 2001), це, можливо, загальний принцип генного контролю морфогенезу у розвитку.

В цьому є доречно також розглянути велику групу генів, які забезпечують генну регуляцію через проведення індукційних транс-мембранных сигналів лише з клітин на інші, де є гени- «мішені «. Ця група генів грає провідної ролі у процесах морфогенезу хребетних і безхребетних і подана кількома групами еволюційно консервативних генів: FGF-FGFR (ліганд, ростовий чинник фібробластів та її рецептор), Delta-Notch (лиганд-белок Delta та її рецептор-морфоген Notch), Wnt-Frizzled (складне сімейство белков-лигандов, wingless у комах, а Wnts у хребетних та його рецептор Frizzled), Hedgehog-Pached (складне сімейство белков-лигандов Hedgehog у комах і Sonic hedgehog і Indian у хребетних та його рецептор Pached), сімейство білків BMP (морфогенетические білки кісткового мозку) та його рецептори серинкиназ та дві родинні із нею білки beta-TGF (трансформирующий чинник фібробластів), Nodal (у хребетних) і Decapentaplegic (у комах) (Volpert et al., 1998; Hogan, 1999). Зазвичай, та чи інша трансмембранная сигнальна система включає близько десяти або як генів. Загальний принцип їх організації наступний: індукційний сигнал (секреторный фактор-лиганд) однієї клітини пов’язують із рецептором лежить на поверхні клітинної мембрани клетки-мишени, активоване комплекс лиганд-рецептор (наприклад, з допомогою протеинкиназ) транспортується або у ядро, де активує чи репресує гени- «мішені «, або входить у проміжні взаємодії з білками чи небелковыми компонентами, і далі сигнал сягає генів- «мішеней ». Кінцевим сукупно це дає те що більшості випадків транссигнальные системи регулюють експресію кількох генів- «мішеней ». Ці системи можна як щось на кшталт генних мереж, описаних вище.

Хромосомный контроль розвитку

Вышеизложенные ставлення до генному контролі розвитку виключають інших рівнів контролю, зокрема, хромосомний. Важливість цього рівня регуляції можна проілюструвати прикладами, які показують, що не хромосомного (хроматинового) контексту неможливо реалізувати коректну регуляцію тканеспецифических генів (Bonifer, 2000). Пов’язано це про те, що нерідко регуляторні послідовності розташовані на півметровій відстані десятків тисяч пар підстав від точки ініціації транскрипції, і тому необхідний механізм просторового їх зближення, може бути реалізовано тільки тоді ми, коли ген є структурним елементом хромосоми. Наприклад, Jackson et al. (1996) показали, що гиперчувствительные сайти для ДНКазы в LCR (локусконтролирующий район) кластера бета-глобиновых генів виявляють свою энхансерную активність тільки після інтеграції трансгена в геном трансформованих клітин, тоді як і клітинах з транзиторной трансфекцией ця активність або проявляється, або різко знижена. Важливо зазначити, що синергічне дію сайтів Н2 і Н3 виявляється лише в стабільних трансформантах, але з транзиторных. Якщо мати у виду, що LCR перебуває в відстані понад двадцять т.п.н. від ініціюючого кодона, це передбачає, що активуючий ефект LCR можлива лише за умови його просторового наближення з яка кодує частиною гена. Прямі докази просторового зближення локусу LCR одним із экспрессирующихся генів кластера отримано з допомогою методу гібридизації in situ, що дозволив візуалізувати той процес (Dillon et al., 1998).

В час накопичуються даних про «просторовому «контролі транскрипції в індивідуальних хромосомах в різних видів эукариот: дріжджів, дрозофіли і ссавців (Cockell, Gasser, 1999; Lyko, Paro, 1999). У дріжджових клітинах инсерция генів у теломерные райони супроводжується репрессией їх активності - феномен, нагадує «ефект становища «у дрозофіли (Grunstein, 1998). У ядрі дріжджової клітини теломерная ДНК формує компартмент поблизу ядерної оболонки, і там спостерігається висока концентрація Sir-белков («silent information regulator »). При инсерции активного гена поблизу теломери Sir-белки, створюючи комплекс з ДНК, повністю репресують його активність. Проте, якщо порушується перинуклеарное позиціонування теломери в результаті дії мутацій (генів HDF1 чи HDF2 з сімейства Ku), то теломери втрачають свою репрессирующую активність (феномен «telomeric position effect »). Отже, репрессирующее дію теломерного гетерохроматина у дріжджів відбувається лише за умови локалізації теломери поблизу ядерної оболонки. У образотворчих експериментах по поданого «заякориванию «трансгена (злитого з геном-репортером) на ядерної оболонці дріжджової клітини спостерігалася повна репресія гена-репортера (Andrulis et al., 1998). Автори уклали, що близькість ядерної оболонки сприяє репресії генів у дріжджів, але відбувається це з участю Sir-белков, створюють центри нуклеации.

В час нагромаджено значний експериментальний матеріал про тривимірної організації интерфазного ядра эукариот, основу якої лежить диференціальний позиціонування різних районів хромосом як щодо одне одного, і ядерної оболонки, що може бути істотно впливає на експресію генів (Cockell, Gasser, 1999; Misteli, 2001; Gasser, 2002; Parada, Misteli, 2002). Архітектура ядра ключовим моментом є поділ його за території, відповідні індивідуальним хромосомам (Zink, Cremer, 1998; Zink et al., 1998; Edelman et al., 2001). Натомість хромосомні території розбиті на субхромосомные домени (розміром приблизно МБ) (Zink, Cremer, 1998; Zink et al., 1998). За даними Sadoni et al. (1999), хромосомні території поляризованы отож у одних компартментах перебувають ранореплицирующиеся (ближчі один до центру ядра), а інших — позднереплицирующиеся райони хромосом (по периферії ядра, в перинуклеолярной зоні), які відповідають Rі G/C-сегментам митотических хромосом (докладніше про Rі G/C-сегментах розглянемо нижче). За даними Croft et al. (1999) і Cremer et al. (2001), хромосоми з низькою щільністю генів (хромосома 18) переважно локалізуються по периферії ядра, і з високої (хромосома 19) — у внутрішніх районах интерфазных ядер. Пізніше засвідчили, що розташування хромосом із високим і низької щільністю у різних компартментах интерфазного ядра притаманно всіх хромосом людини (Boyle et al., 2001). Цікаво зазначити, що локалізація хромосом 18 та19 у різних компартментах практикується в всіх приматів Старого Світу (Tanabe et al., 2002). На думку авторів, такий еволюційний консерватизм в просторової організації хромосом в интерфазном ядрі передбачає, що цій формі організації може важливої ролі функціонування геному. Раніше Стегній (1993) висловив ідею, що у архітектоніці интерфазного ядра шляхом зміни позиції хромосом можуть важливої ролі в видоутворенні. До цього слід додати, що до даних Sun et al. (2000), теломери великих хромосом локалізовано на периферії ядра, тоді як теломери дрібніших хромосом перебувають ближчі один до центру. Отже, є підстави стверджувати, що хромосоми невипадковим чином зорганізовані у интерфазном ядрі. Понад те, хромосомні території стійкі і відтворюються в дочірніх клітинах після мітозу, а хромосомні компартменти закріплені структурно у вигляді зв’язку з різними елементами интерфазного ядра (Chubb et al., 2002; Parada, Misteli, 2002).

Данные про просторової організації хромосом в интерфазных ядрах розглядаються деякими авторами як головний чинник в регуляції окремих генів і геному загалом (Cockell, Gasser, 1999; Lyko, Paro, 1999; Parada, Misteli, 2002). Вище були наведено приклади «просторового «контролю у регуляції генів у дріжджів і генів бета-глобинового кластера у ссавців. Важливо також відзначити, що така контроль має місце і за клітинної дифференцировке. Так, відповідно до даним Brown et al. (1997), при дифференцировке В-лимфоцитов гени CD2, CD4, CD8 alpha, CD19, CD45 lambda5 переміщаються в ядрі до місць скупчення гетерохроматина («heterochromatin-containing foci »), у результаті їх експресія придушується. Зв’язок неактивних генів з гетерохроматином здійснюється з допомогою білка Ikaros, який специфічно пов’язують із промоторами генів і тим самим «рекрутує «їх до складу гетерохроматина (Brown et al., 1997; 1999; Cobb et al., 2000). Ці дані свідчать, що хромосомний контекст (близькість гетерохроматина) і просторові переміщення окремих районів хромосом в интерфазном ядрі таки важливої ролі у контролі експресії генів.

В світлі наведених вище даних доречно розглянути наслідки змін — у позиції генів у хромосомах з їхньої експресію. Справді, є експериментальний матеріал про який вплив хромосомних перебудов на генну активність. Наприклад, аналіз експресії гена Pgd (6-фосфоглюконат-дегидрогеназа), втягнутої в 21-шу хромосомну перебудову, показав, що у 2 випадках її цілком втрачено, удесятеро — помітно знижена, в 3 — спостерігалося підвищення активності й у 6 — не зазначено ефектів перебудови (Slobodyanyuk, Serov, 1983). Безсумнівно, найяскравішим прикладом ефекту хромосомних перебудов є став хрестоматійним феномен «ефекту становища гена », у якому прилежащий у новій позиції гена гетерохроматин викликає повну інактивацію чи сайленсинг або під всіх соматичних клітинах, або тільки у частині клітин (ефект становища мозаїчного типу). Цьому феномену присвячений ряд вичерпних оглядів, у яких підсумовані багаторічні дослідження з впливу гетерохроматина на експресію сусідніх генів (Tarlof et al., 1984; Жимулев, 1993; Weiler, Wakimoto, 1995; Zhimulev, 1998).

Следует відзначити, що довго вважалося, що феномен «ефект становища «властивий лише сімейству Drosophilidae. Проте з розвитком технології отримання трансгенних тварин і звинувачують рослин стала очевидною, що подібні явища спостерігаються в інших звірів і навіть рослин. Основним способом отримання трансгенних тварин є ін'єкція рекомбінантною ДНК в пронуклеус зигот. За такої способі чужорідна ДНК інтегрується в реципиентный геном випадковим чином, отже, кожне трансгенну тварина незалежного походження є абсолютно унікальним щодо хромосомної локалізації трансгена (Palmiter, Brinster, 1986).

Уже в ранніх працях з трансгенезу відзначено надзвичайно широка вариабельность в експресії трансгенів: від її відсутності рівня, подібного з эндогенным геном (Palmiter, Brinster, 1986). Найчастіше рівень транскрипції трансгенів залежить від числа копій в геномі трансгенних тварин. З урахуванням випадкового характеру інтеграції трансгенів було припущено, що вариабельность експресії визначається хромосомным контекстом на місці локалізації трансгена. Тривалий час вважалося, що ця вариабельность визначається виключно рівнем транскрипції трансгена (Palmiter, Brinster, 1986; Transgenic animals, 1992). Однак пізніше засвідчили, що у основі цієї вариабельности найчастіше лежить мозаицизм, і експресія залежить від співвідношення клітин із активним учасником і неактивним трансгеном (Porter, Meyer, 1994; Robertson et al., 1995; Dobie et al., 1996; Festenstein et al., 1996). Ці дані отримано на трансгенних тварин і звинувачують рослинах з допомогою генов-репортеров бета-галактозидазы E. coli чи «зеленого «білка (GFP) під медичним наглядом конститутивних чи тканеспецифических промоторів (Ramirez et al., 2001).

Мозаичная експресія у трансгенних тварин безсумнівно має схожість із ефектом становища гена у дрозофіли, що у основі обох феноменів лежить принцип «усі поголовно чи нічого ». Цікаво, формування тканинного мозаицизма у трансгенних мишей має схожість із таким у химерних тварин, що передбачає подібні тимчасові закономірності (Morley et al., 2002). Також загальним властивістю є індукція стійкого сайленсинга трансгена у його випадках, коли місце її інтеграцію розміщено поруч з гетерохроматином (Dobie et al., 1996; Festestein et al., 1996), хоча є приклади мозаїчної експресії трансгенів, що є на такого далекого відстані від центромерного гетерохроматина (Ramirez et al., 2001). Це наштовхнуло на ідею, що мозаїчна експресія трансгенів вочевидь пов’язана з локальної гетерохроматизацией, індукованої підвищеної їх копийностью (Dorer, Henikoff, 1994; Garrick et al., 1998). Проте описані випадки, у яких мозаицизм спостерігався у тварин із поодинокими копіями трансгена (Zhuma et al., 1999; Ramirez et al., 2001). Слід зазначити, що мозаїчність в експресії трансгенів усувається присутністю у ньому LCR (Locus Control Region) (Kioussis, Festenstein, 1997; Ramirez et al., 2001).

Другим важливим аспектом, у якому можна буде зупинитися у зв’язку з з’ясовуванням ролі хромосомного контексту, є эктопическая експресія трансгенів, які перебувають під контролем тканеспецифічних промоторів (Palmiter, Brinster, 1986). Спочатку передбачалося, що эктопическая експресія може виникати тому, використовуються промотори не містять всіх регуляторних послідовностей, необхідні правильної тканеспецифической експресії. Пізніше отримано дані, у яких оцінена роль місця інтеграції трансгена у появі його эктопической експресії. Наприклад, промотор ретинолсвязывающего білка, злитий з геном-репортером бета-Gal, забезпечував правильну експресію трансгена (у клітинах печінки) у 3 трансгенних тварин, тоді як в 4-го тваринного експресія не простежувалася у печінки, але виявлялася в постимплантационный період сомитах і ромбомерах заднього мозку ембріона (Tan, 1991). Понад те, і дорослі нащадків цього засновника експресія була виявлено в лицевих м’язах і неокортексе. Отже, фланкирующие послідовності на місці інтеграції трансгена одного з тварин змінили як час експресії в онтогенезі, і тканеспецифичность (Tan, 1991). Інший приклад: серед трансгенних мишей, отриманих запровадженням конструкції, що містить промотор гена кератина 18, злитого з геном-репортером бета-Gal, виявили тварина, у якого правильна експресія (у печінці) спостерігалася лише тоді наслідування трансгена від і эктопическая (в мезодерме ембріона і сітківці очі) при успадкування від батька (Thorey et al., 1992). Важливо, що інтеграція цього трансгена відбулася у місце, не що з эндогенным импринтингом (Thorey et al., 1992). До цього слід додати, що гены-репортеры, які перебувають по контролем «слабких «промоторів (наприклад, herpes simples virus), экспрессируются унікальним чином у трансгенних тварин незалежного походження (Allen et al., 1988). Це висновок справедливо як на час активації у розвитку, і тканинної специфічності експресії трансгенів і дорослі тварин. Отже, численні дані, отримані на трансгенних тварин, дозволяють укласти, що часові й просторові параметри експресії трансгенів перебувають під значним впливом хромосомного контексту. З цього випливає заманливу припущення, що потенційно хромосомні перебудови можуть модифікувати часові й просторові параметри експресії генів, утягнутих у ці перебудови. Нині поза сумнівами важливість хромосомного рівня регуляції генів у розвитку. З огляду на, що інтенсивність досліджень цього рівня регуляції стрімко наростає останніх років, можна очікувати найближчими роками нових відкриттів на одній із найбільших проблем сучасної біології - проблемі індивідуального розвитку.

Список литературы

1. Жимулев І.Ф. Гетерохроматин і ефект становища гена. Новосибірськ: Наука, 1993. З. 490.

2. Стегній В.М. Архітектоніка геному, системні мутації і еволюція. Новосибірськ: Вид-во Новосиб. ун-ту, 1993.

3. Adams M.D., Celniker S.E., Holt R.A. et al. The genome sequence of Drosophila melanogaster // Science. 2000. V. 287. P. 2185−2195.

4. Allen N.D., Cran D.G., Barton S.C. et al. Transgenes as probes for active chromosomal domains in mouse devel-opment // Nature. 1988. V. 333. P. 852−855.

5. Andrulis E.D., Neiman A.M., Zappulla D.C., Sternglanz R. Perinuclear localization of chromatin facilitates transcrip-tional silencing // Nature. 1998. V. 394. P. 592−595.

6. Bonifer З. Developmental regulation of eukaryotic gene loci: which cis-regulatory information is required? // Trends Genet. 2000. V. 16. P. 310−315.

7. Boyle P. S., Gilchrist P. S., Bridger J.M. et al. The spatial organization of human chromosomes within the nuclei of normal and emerin-mutant cells // Hum. Mol. Genet. 2001. V. 10. P. 211−219.

8. Brown K.E., Baxter J., Graf D. et al. Dynamic repositioning of genes in the nucleus of lymphocytes preparing for cell division // Mol. Cell. 1999. V. 3. P. 207−217.

9. Brown K.E., Guest S.S., Smale S.T. et al. Association of transcriptionally silent genes with Ikaros complexes at cen-tromeric heterochromatin // Cell. 1997. V. 91. P. 845−854.

10. Carroll S.B. Endless forms: the evolution of gene regulation and morphological diversity // Cell. 2000. V. 101. P. 577−580.

11. Chubb J.R., Boyle P. S., Perry P., Bickmore W.A. Chromatin motion is constrained by association with nuclear com-partments in human cell // Curr. Biol. 2002. V. 12. P. 439−445.

12. Cobb B.S., Morales-Alcelay P. S., Kleiger G. et al. Targeting of Ikaros to pericentromeric heterochromatin by direct DNA binding // Genes Dev. 2000. V. 14. P. 2146−2160.

13. Cockell M., Gasser S.M. Nuclear compartments and gene regulation // Curr. Opin. Genet. Develop. 1999. V. 9. P. 199−205.

14. Cremer M., von Hase J., Volm T. et al. Non-random radial higher-order chromatin arrangements in nuclei of diploid human cells // Chromosome Res. 2001. V. 9. P. 541−567.

15. Croft J.A., Bridger J.M., Boyle P. S. et al. Differences in the localization and morphology of chromosomes in the hu-man nucleus // J. Cell Biol. 1999. V. 45. P. 1119−1131.

16. Dillon N., Trimborn T., Strouboulis J. et al. The effect of distance on long-range chromatin interactions // Mol. Cell. 1998. V. 1. P. 1311−1339.

17. Dobie K.W., Lee M., Fantes J.A. et al. Variegated transgene expression in mouse mammary gland is determined by the transgene integration locus // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. P. 6659−6664.

18. Dorer D.R., Henikoff P. S. Expansions of transgene repeats cause heterochromatin formation and gene silencing in Drosophila // Cell. 1994. V. 77. P. 1−20.

19. Edelman P., Bornfleth H., Zink D. et al. Morphology and dynamics of chromosome territories in living cells // Bio-chem. Biophys. Acta. 2001. V. 1551. P. M29-M40.

20. Festenstein R., Tolaini M., Corbella P. et al. Locus control region function and heterochromatin-induced position effect variegation // Science. 1996. V. 271. P. 1123−1125.

21. Garrick D., Fiering P. S., Martin D.I.K., Whitelaw E. Repeat-induced gene silencing in mammals // Nature Genet. 1998. V. 18. P. 56−59.

22. Gasser S.M. Visualizing chromatin dynamics in interphase nuclei // Science. 2002. V. 296. P. 1412−1416.

23. Gilbert S.F. Developmental Biology, 3rd Ed. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, Massachusetts. 1991. 562 p.

24. Grunstein M. Yeast heterochromatin: regulation of its assembly and inheritance by histones // Cell. 1998. V. 93. P. 325−328.

25. Gurdon J.B. Nuclear transplantation in eggs and oocytes // J. Cell Sci. (Suppl.). 1986. V. 4. P. 287−318.

26. Gurdon J.B. Genetic reprogramming following nuclear transplantation in Amphibia // Semin. Cell Dev. Biol. 1999. V. 10. P. 239−243.

27. Gurdon J.B., Laskey R.A., De Robertis E.M., Partington G.A. Reprogramming of transplanted nuclei in amphibia // Int. Rev. Cytol. (Suppl.), 1979. V. 9. P. 161−178.

28. Guss K.A., Nelson C.E., Hudson A. et al. Control of a genetic regulatory network by a selector gene // Science. 2001. V. 292. P. 1164−1167.

29. International Human Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and analysis of the human genome // Na-ture. 2001. V. 49. P. 860−921.

30. Hogan B.L.M. Morphogenesis // Cell. 1999. V. 96. P. 225−233.

31. Jackson J.D., Petrykowska H., Philipsen P. S. et al. Role of DNA sequences outside the cores of DNase hypersensitive sites (HSs) in functions of the *-globin locus control region // J. Biol. Chem. 1996. V. 271. P. 11 871−11 878.

32. Kikyo N, Wolffe A.P. Reprogramming nuclei: insights from cloning, nuclear transfer and heterokaryons // J. Cell Sci. 2000. V. 113. P. 11−20.

33. Kioussis D., Festenstein R. Locus control regions: overcoming heterochromatin-induced gene inactivation in mam-mals // Curr. Opin. Genet. Dev. 1997. V. 7. P. 614−619.

34. Latham K.E. Mechanisms and control of embryonic genome activation in mammalian embryos // Int. Rev. Cytol. 1999. V. 193. P. 71−124.

35. Lewin B. Genes V. NY, Tokyo: Oxford Univ. Press, 1994. P. 1272.

36. Lyko F., Paro R. Chromosomal elements conferring epigenetic inheritance // BioEssays. 1999. V. 21. P. 824−832.

37. Meyerowitz E.M. Plants compared to animals: the broadest comparative study of development // Science. 2002. V. 295. P. 1482−1485.

38. Misteli T. Proteins dynamics: implication for nuclear architecture and gene expression // Science. 2001. V. 291. P. 843−847.

39. Miyashita N., Shiga K., Tonai M. et al. Remarkable differences in telomere lengths among cloned cattle derived from different cell types // Biol. Reprod. 2002. V. 66. P. 1649−1655.

40. Morley S.D., O`Donohoe E.A., Hughes K.E. et al. Mosaic patch patterns in chimaeric and transgenic mice suggest that directional growth in the adrenal cortex begins in the perinatal period // Endocr. Res. 2002. 28: 657−662.

41. O «Brien S.J., Menotti-Raymond M., Murphy W.J. et al. The promise of comparative genomics in mammals // Sci-ence. 1999a. V. 286. P. 458−462.

42. O «Brien S. J, Menotti-Raymond M., Murphy W.J. et al. Genome maps 10. Comparative genomics. Mammalian radia-tions. Wall chart // Science. 1999b. V. 286. P. 463−478.

43. Ogura A., Inoue K., Ogonuki N. et al. Production of male cloned mice from fresh, cultured, and cryopreserved imma-ture Sertoli cells // Biol. Reprod. 2000. V. 62. P. 1579−1584.

44. Palmiter R.D., Brinster R.L. Germ-line transformation of mice // Ann. Rev. Genet. 1986. V. 20. P. 465−499.

45. Parada L.A., Misteli T. Chromosome positioning in the interphase nucleus // Trends in Cell Biol. 2002. V. 12. P. 425−432.

46. Porter S.D., Meyer C.J. A distal tyrosinase upstream element stimulates gene expression in neural-crest-derived melanocytes of transgenic mice: position-independent and mosaic expression // Development. 1994. V. 120. P. 2103−2111.

47. Ramirez A., Milot E., Ponsa I. et al. Sequence and chromosomal context effects on variegated expression of keratin 5/lacZ constructs in stratified epithelia of transgenic mice // Genetics. 2001. V. 158. P. 341−350.

48. Rideout W.M., Eggan W., Jaenisch R. Nuclear cloning and epigenetic reprogramming of the genome // Science. 2001. V. 293. P. 1093−1098.

49. Robertson G., Garrick D., Wu W. et al. Position-dependent variegation of globin transgene expression in mice // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1995. V. 92. P. 5371−5375.

50. Sadoni N., Langer P. S., Fauth З. et al. Nuclear organization of mammalian genomes. Polar chromosome territories build up functionally distinct higher order compartments // J. Cell Biol. 1999. V. 146. P. 1211−1226.

51. Slobodyanyuk S.Y., Serov O.L. Varionations in the expression of the gene Pgd due to the effect of chromosomal rearrangements in Drosophila melanogaster // Mol. Gen. Genet. 1983. V. 191. P. 372−377.

52. Stern D.L. Evolutionary developmental biology and the problems of variation // Evolution Int. J. Org. Evolution. 2000. V. 54. P. 1079−1091.

53. Sun H.B., Shen J., Yokota H. Size-dependent positioning of human chromosomes in interphase nuclei // Biophys. J. 2000. V. 79. P. 184−190.

54. Surani M.A. Reprogramming of genome function through epigenetic inheritance // Nature. 2001. V. 414. P. 122−128.

55. Tan S.S. Liver-specific and position-effect expression of a retinal-binding protein-lacZ fusion gene (RBP-lacZ) in transgenic mice // Dev. Biol. 1991. V. 146. P. 24−37.

56. Tanabe H., Muller P. S., Neusser M. et al. Evolutionary conservation of chromosome territory arrangements in cell nu-clei from higher primates // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 4424−4429.

57. Tarlof K.D., Hobbs З., Jones H. A structural basis for variegating position effects // Cell. 1984. V. 37. P. 869−878.

58. The Arabidopsis Genome Initiative. Analysis of the genome sequence of flowering plant Arabidopsis thaliana // Na-ture. 2000. V. 408. P. 796−815.

59. The З. elegans Sequencing Consortium. Genome sequence of the nematode З. elegans: a platform for investigat-ing biology // Science. 1998. V. 282. P. 2012;2018.

60. Thorey I.S., Pedersen R.A., Linney E., Oshima R.G. Parent-specific expression of a human keratin18/beta-galactosidase fusion gene in transgenic mice // Dev. Dyn. 1992. V. 195. P. 100−112.

61. Transgenic Animals / Eds. F. Grosveld, G.Kollias. London: Acad. Press, 1992. P. 79−98.

62. Volpert L., Beddington R., Brockes J. et al. Principles of Development. Oxford: Oxford Univ. Press. 1998. 484 p.

63. Wakayama T., Yanagimachi R. Mouse cloning with nucleus donor cells of different age and type // Mol. Reprod. Dev. 2001. V. 58. P. 376−383.

64. Weiler K.S., Wakimoto B.T. Heterochromatin and gene expression in Drosophila // Ann. Rev. Genet. 1995. V. 29. P. 577−605.

65. Yamazaki Y., Makino H., Hamaguchi-Hamada K. et al. Assessment of the developmental totipotency of neural cells in the cerebral cortex of mouse embryo by nuclear transfer // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2001. V. 98. P. 14 022−14 026.

66. Zhimulev I.F. Polytene chromosomes, heterochromatin and position effect variegation // Advances in Genetics. 1998. V. 37. P. 1−566.

67. Zhuma T., Tyrrelli R., Sekkali B. et al. Human HMG box transcription factor HBP1: a role in hCD2 LCR function // EMBO J. 1999. V. 18. P. 6396−6406.

68. Zink D., Cremer T. Chromosome dynamics in nuclei of living cells // Curr. Biol. 1998. V. 8. P. R321-R324.

69. Zink D., Cremer T., Saffrich R. et al. Structure and dynamics of human interphase chromosome territories // Hum. Genet. 1998. V. 102. P. 241−251.