В принципе у нас остаются три другие возможности: во-первых, дифференцировка может происходить благодаря неодновременной избирательной транскрипции тех или иных участков ДНК, так что разные матрицы синтезируются в разное время; во-вторых, дифференцировка может осуществляться в результате избирательной и неодновременной трансляции разных матриц; и, наконец, в-третьих, дифференцировку могут обеспечивать оба эти механизма вместе. Последнее предположение сейчас вполне обоснованно, и я обсуждал его в гл. IV, когда говорил о регуляции синтеза белка; и хотя совершенно очевидно, что дифференцировка включает такую форму регуляции, возникают еще две проблемы, которых я пока не касался. Большая часть работ последних лет по регуляции синтеза белка проводилась на таких системах, где сохранение любого изменения в синтезе белка зависит от постоянного присутствия стимула, который это изменение вызвал. Например, какая-то определенная малая молекула может индуцировать синтез какого-то белка, но стоит удалить из среды эту молекулу, как синтез белка немедленно прекратится, и, наоборот, другая малая молекула способна подавлять синтез какого-то белка, но, как только ее удаляют, синтез сразу же восстанавливается. Хотя совершенно ясно, что дифференцировка включает в себя подобные изменения, она включает, кроме того, такие изменения, которые сохраняются в клетках после удаления вызвавших их стимулов. В некоторых случаях исходный стимул запускает сложную цепь реакций, конечный результат которых — синтез специфичного белка — наблюдается через много часов или дней после исчезновения первичного стимула. Это явление эмбриологи называют детерминацией. Вторая характерная особенность дифференцировки состоит в том, что фенотипические изменения, вызванные в клетке определенным стимулом, сохраняются после его удаления во многих клеточных генерациях, а в некоторых случаях могут сохраняться неограниченно долго.
Мне бы хотелось привести некоторые примеры, иллюстрирующие эти две характерные особенности дифференцировки. Если у одиннадцатидневного зародыша мыши изъять дорзальную область зачатка поджелудочной железы, содержащую эпителий и мезенхиму, и затем культивировать этот фрагмент in vitro на пористой мембране, то произойдет дифференцировка и образуется типичная железистая ткань, обладающая всеми структурными и функциональными признаками поджелудочной железы. На второй день после эксплантации в клетках эпителия можно наблюдать ультраструктурные изменения, указывающие на начало дифференцировки; к третьему дню амилазная активность эксплантатов превышает исходную примерно в 100 раз, а между четырнадцатым и пятнадцатым днем в клетках появляются типичные зимогеновые гранулы.
Если же перед эксплантацией из зачатка удалить мезенхиму, то оставшийся эпителий не способен дифференцироваться в железистую ткань. Но если в течение первых 48 ч после эксплантации сохранить контакт мезенхимы с эпителием или поместить ее в непосредственной близости от эпителия, то все последующие стадии дифференцировки эпителия проходят нормально даже в том случае, когда мезенхиму затем удаляют. Совершенно ясно, что мезенхима посылает стимул, необходимый для дифференцировки эпителия, и коль скоро цепь событий, сопровождающих дифференцировку, началась, она приходит к своему завершению, даже если в дальнейшем этот первоначальный стимул отсутствует.
Из мышечной ткани куриного зародыша можно приготовить суспензию предшественников мышечных клеток (миобластов), которые растут на стекле и в конце концов образуют монослой. Сначала они напоминают фибробласты и не обладают поперечной исчерченностью; в них не протекают также ферментативные реакции, характерные для мышечных клеток, не способны они и к сокращению. Клетки растут на стекле без морфологических изменений до тех пор, пока монослой не станет сплошным. На этой стадии соседние клетки сливаются и образуются многоядерные элементы. После этого в них возникает поперечная исчерченность, развивается характерная для мышц ферментативная активность, а также способность к энергичным сокращениям. В данном случае первичный стимул для образования мышцы был получен в зародыше еще до эксплантации клеток, но дифференцировка не проявлялась в течение нескольких клеточных генераций до тех пор, пока для завершения ее не создались подходящие условия.
Вместе с тем часто наблюдают, что клетки, обладающие определенными морфологическими или биохимическими признаками дифференцированного состояния, подвергаются «дедифференцировке», т. е. утрачивают эти признаки при выращивании в искусственных условиях. Многочисленные наблюдения такого рода в свое время привели к предположению, что дифференцированное состояние не может сохраняться при длительном культивировании вне организма. Однако исследования последних лет показали, что по крайней мере в некоторых случаях неспособность дифференцированных клеток размножаться вне организма обусловлена теми селективными преимуществами, которые получает in vitro популяция слабо дифференцированных клеток, в результате чего такие клетки размножаются быстрее дифференцированных. Были предприняты шаги, чтобы устранить это селективное «неравенство». В результате удалось выращивать клетки, полностью сохраняющие in vitro тканевые биохимические и морфологические особенности в течение многих месяцев, а быть может, и неограниченно долго. Как правило, линии дифференцированных клеток, способных к неограниченному размножению без утраты дифференцированного состояния, получали только из дифференцированных опухолей. Но недавно удалось получить культуры диплоидных клеток зародыша, сохраняющих дифференцированное состояние многие месяцы: это мышечные клетки, эпителиальные клетки, синтезирующие пигмент, и клетки, образующие хрящ. Таким образом ясно, что в принципе высокодифференцированное состояние может сохраняться в течение многих генераций не только в организме, где, как предполагается, клетки находятся под постоянным воздействием индуктивных стимулов, но и in vitro, где (по крайней мере, при обычных условиях культивирования) такие стимулы полностью исключены.
Используемая литература: Г. Харрис
Перевод с английского: М. И. Маршак
Ядро и цитоплазма: под ред. и с предисловием д-ра биол. наук Н. И. Шапиро
Москва 1973 год.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com