«Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса

Рассмотрены основные особенности организации уникальных генетических локусов теплового шока (ТШ), которые высокоактивны в условиях стресса, но не кодируют известных белков ТШ. Обсуждаются возможные функции этих локусов ТШ....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:1989
Автор: Губенко, И.С.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1989
Назва видання:Биополимеры и клетка
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154966
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:«Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса / И.С. Губенко // Биополимеры и клетка. — 1989. — Т. 5, № 3. — С. 5-22. — Бібліогр.: 79 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-154966
record_format dspace
spelling irk-123456789-1549662019-06-17T01:31:32Z «Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса Губенко, И.С. Обзоры Рассмотрены основные особенности организации уникальных генетических локусов теплового шока (ТШ), которые высокоактивны в условиях стресса, но не кодируют известных белков ТШ. Обсуждаются возможные функции этих локусов ТШ. Розглянуто основні особливості організації унікальних генетичних локусів теплового шоку (ТШ), які високоактивні за умов стресу, але не кодують відомих білків ТШ. Обговорюються можливі функції цих локусів ТШ. The 93D heat-shock (HS) locus differs fundamentally from the other well characterized protein-coding hs loci of D. melanogaster. Despite a high level of RNA production, 93D appears to code no major hs proteins (hsp's) whose genes are mapped in other large hs puffs. A major, 53D-like, puff with the unusual inducibility characteristics and specific structural and functional features is a component of the hs response in every Drosophila species studied. DNA from «unusual» HS loci of 93D D. melanogaster and 2-48B D. hydei is cloned and characterized. The unique and neighbouring repetitive DNA sequences of the loci are transcribed, but these transcripts would probably contain no coding sequences. The ultrastructural features of such loci show considerable evolutionary conservation: 93D D. melanogaster, 2-48B D. hydei and 20CD D. virilis hs puffs contain giant RNP-particles with specific antigenic determinants which are absent in other typical hs puffs. In contrast, the sequence composition of the «unusual» HS loci evolves much faster than the sequences coding the major hsp's. Unusual characteristics of the unique hs puffs permit suggesting that the function of these loci is conservative in spite of divergence at the nucleotide sequence level. 1989 Article «Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса / И.С. Губенко // Биополимеры и клетка. — 1989. — Т. 5, № 3. — С. 5-22. — Бібліогр.: 79 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0000B2 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154966 575.113:547.963.32 ru Биополимеры и клетка Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Обзоры
Обзоры
spellingShingle Обзоры
Обзоры
Губенко, И.С.
«Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса
Биополимеры и клетка
description Рассмотрены основные особенности организации уникальных генетических локусов теплового шока (ТШ), которые высокоактивны в условиях стресса, но не кодируют известных белков ТШ. Обсуждаются возможные функции этих локусов ТШ.
format Article
author Губенко, И.С.
author_facet Губенко, И.С.
author_sort Губенко, И.С.
title «Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса
title_short «Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса
title_full «Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса
title_fullStr «Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса
title_full_unstemmed «Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса
title_sort «необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate 1989
topic_facet Обзоры
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/154966
citation_txt «Необычные» локусы генома дрозофилы, активируемые при тепловом шоке и в других условиях стресса / И.С. Губенко // Биополимеры и клетка. — 1989. — Т. 5, № 3. — С. 5-22. — Бібліогр.: 79 назв. — рос.
series Биополимеры и клетка
work_keys_str_mv AT gubenkois neobyčnyelokusygenomadrozofilyaktiviruemyepriteplovomšokeivdrugihusloviâhstressa
first_indexed 2025-07-14T07:00:15Z
last_indexed 2025-07-14T07:00:15Z
_version_ 1837604710540902400
fulltext Обзоры УДК 575.1 13:547.963.32 И. С. Губенко «НЕОБЫЧНЫЕ» ЛОКУСЫ ГЕНОМА ДРОЗОФИЛЫ, АКТИВИРУЕМЫЕ ПРИ ТЕПЛОВОМ ШОКЕ И В ДРУГИХ УСЛОВИЯХ СТРЕССА Рассмотрены основные особенности организации уникальных генетических локусов теплового шока (ТШ), которые высокоактивны в условиях стресса, но не кодируют известных белков ТШ. Обсуждаются возможные функции этих локусов ТШ. Развитие представлений о структуре и способах регуляции активности генома эукариот в значительной степени связано с изучением организа- ции генов, функционирующих в условиях теплового шока (ТШ). Реак- ция клетки на ТШ сопровождается коренными изменениями активности всего генома: на фоне резкого уменьшения экспрессии ткане- и стадие- специфических генов происходит усиленная индукция специфической активности ограниченного числа хромосомных локусов [1, 2]. В поли- тенных хромосомах клеток слюнных желез личинок разных видов дро- зофилы при ТШ можно наблюдать появление определенного набора пуфов (деконденсированных участков хромосом с высокой интенсивно- стью транскрипции), которые индуцируются легко, одновременно и со- гласованно [3—12]. Пуфы ТШ активируются уже через 1—2 мин после начала шока, достигают максимальных размеров через 20—30 мин, а через 50—60 мин наблюдается их регрессия независимо от того, про- должается ТШ или особи переносятся в условия нормальной темпера- туры [9]. В пуфах ТШ находятся локусы генов, усиленно вырабаты- вающих РНК ТШ, которая затем поступает в цитоплазму, связывается там с полисомами и служит матрицей для синтеза так называемых бел- ков ТШ (БТШ) [13—16]. Гены БТШ, изученные у разных видов эука- риот, оказались на редкость консервативными структурными элемен- тами генома [1, 2]. У Drosophila melanogaster локусы генов, кодирую- щих синтез основных известных БТШ с молекулярными массами 83 ООО, 70 000, 68 000, 28 000, 26 000, 23 000 и 22 000, расположены в политен- ных хромосомах клеток слюнных желез в районах (по карте [17]) 63ВС (ген БТШ 83), 87А и 87С (гены БТШ 70), 95D (ген БТШ 68) и 67В (кластер генов БТШ 28, БТШ 26, БТШ 23 и БТШ 22). Все эти гены клонированы; исчерпывающе изучены особенности их экспрессии при нормальной и 'повышенной температурах, организация кодирующих последовательностей и участков ДНК, ответственных за регуляцию про- цессов транскрипции и трансляции при ТШ [2, 9, 18]. Наряду с индукцией пуфинга в перечисленных выше районах по- литенных хромосом при ТШ происходит одновременная активация еще одного локуса D. melanogaster в районе 93D. Один из самых крупных в геноме, пуф 93D, обладает исключительными свойствами: он может возникать при определенных воздействиях независимо от других пуфов ТШ; имеет необычную структурную организацию; транскрипты этого локуса преимущественно остаются в ядре и не транслируются в цито- плазме [9, 19, 20]. Последняя особенность является самой характер- ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 5 ной и существенной: локус ТШ 93 D не кодирует ни одного из извест- ных белков, синтезируемых в условиях ТШ. Тем не менее эквиваленты этого «необычного» пуфа ТШ D. mela- nogaster, так называемые 93D-подобные пуфы, обнаружены у всех изу- ченных видов дрозофилы: 2-48В у D. Iujclei и гомологичные ему пуфы у D. neohydei и D. eohydei [21], 20CD у D. virilis и соответствующие пуфы у гомосеквентных видов группы «virilis» D. iexana, D. Iiiioralis1 D. Iummei, D. moniana, D. novamexicana [10], 2R-48A у D. tiasuia, 2L-2C у D. citianassae, E-IlB у D. kikkawai, 2-58С у D. pseudoobscura [22], 42С у Ζ), auraria [12] и др. 531)-подобные пуфы представлены в геноме клетки в единственном числе, но являются обязательным ком- понентом характерного набора пуфов ТШ каждого вида дрозофилы: 63ВС, 67В, 87А и 87С, 93D*, .95D у D. melanogasier [9], 2-32А, 2-48B,4-81B, 4-85B, у D. hydei [5, 7], 20CZ)*, 20F, 29С, 33F,37E D.hy- virilis [10]. &?Z) и цитологически гомологичные ему пуфы 2-48В D. hy- dei и 20СD D. virilis (отмечены звездочкой) относятся к числу наибо- лее изученных «необычных» пуфов дрозофилы. Функциональное значение 93D-подобных локусов ТШ в геноме дро- зофилы до сих пор остается неизвестным. Тем не менее все настойчи- вее становятся попытки выяснить особенности их структурной и моле- кулярно-генетической организации, способы их участия в процессах ре- гуляции активности генома, в эволюции различных видов дрозофилы. Уже сейчас совершенно очевидно, что «необычные» пуфы — один из уникальных типов структурно-функциональной организации генетиче- ского материала в хромосомах эукариот. Специфическая индукция как характерная особенность «необыч- ных» пуфов ТШ неоднократно подчеркивалась во всех сводках, отра- жающих специфичность действия различного рода агентов на пуфинг у дрозофилы [2, 9]: пуфы в районах 93D D. melanogasier, 2-48В D. Iiydei и 20CD D. virilis могут индуцироваться независимо от остальных пуфов ТШ. Уровень их активности значительно варьирует при различ- ных экспериментальных воздействиях и даже в ходе нормального раз- вития. Известно, что пуф 93D D. melanogasier развивается на опреде- ленных стадиях последнего личиночного возраста [8], а 2-48В D. hydei [6] и 20CD D. virilis [23] тоже относятся к числу стадиеспецифических и экдизон-стимулируемых пуфов. 93D является «средовым» пуфом, единственным крупным пуфом политенных хромосом D. melanogasier, возникающим при инкубации изолированных слюнных желез в среде Грейса [14], и претерпевает различные модификации в среде Рипгера и Пола [24]. Реакция «необычных» локусов ТШ на повышение температуры так- же уникальна. Максимальные размеры пуфа 93D достигаются при бо- лее низких температурах, чем те, которые необходимы для индукции пуфов ТШ в районах 87А и 87С [24]. Пуф 20CD D. virilis приобретает огромные размеры в условиях длительной 6—12-часовой инкубации ли- чинок при 37 °С и сохраняется даже после 24—48-часовой тепловой об- работки, когда заметны уже необратимые признаки деградации поли- тенных хромосом и включение Н3-уридина в области пуфа полностью отсутствует [10]. После 45-минутной обработки изолированных слюн- ных желез D. melanogasier гомогенатами клеток слюнных желез, под- вергнутых ТШ, индуцируется единственный пуф в 93D; последующий ТШ приводит к активации в хромосомах всех других пуфов ТШ, а ак- тивность пуфа 93D, регистрируемая по интенсивности включения H3- уридина, оказывается значительно ниже, чем в условиях инкубации желез с гомогенатами до шока [25]. Индукция активности пуфа 2-48В полностью отсутствует в клетках слюнных желез D. hydei, обработан- ных гомогенатами «нагретых» до 37 °С клеток, в то время как способ- ность к формированию пуфа 93D в хромосомах D. melanogasier не ис- чезает даже при инкубации желез с гомогенатами клеток, подвергну- тых «жесткому» ТШ при 100°С. Гомогенаты гетерологичных «нагре- тых» клеток лишены способности индуцировать пуф 93D и подобные б ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И К .Л KT KA. KS9. Т. 5. До 3 ему пуфы других видов дрозофилы [26], и поэтому можно предполо- жить, что факторы, ответственные за индукцию активности «необыч- ных» пуфов у разных видов дрозофилы, различны. Усиленная селективная индукция пуфа 93D D. melanogaster гомо- генатами клеток желез, подвергнутых ТШ, сравнима с эффектом крат- ковременного действия на изолированные слюнные железы бензами- да — агента, снижающего общий синтез ядерной РНК [24]. ТШ в при- сутствии бензамида приводит к индукции всех пуфов ТШ D. melano- gaster, но интенсивность включения Н3-уридина в области формирую- щихся пуфов, в том числе и в 93Dy ниже, чем при ТШ без бензамида, а относительная активность пуфа 87А в 6—7 раз выше, чем соседнего пуфа 87С, хотя оба они содержат копии одного и того же структурно- го гена ТШ, кодирующего синтез БТШ 70, и одинаково интенсивно ме- тятся в условиях ТШ в отсутствие бензамида. Таким образом, обра- ботка бензамидом, который сам по себе вызывает индукцию только пуфа 93D, изменяет общую чувствительность других пуфов ТШ. Эти факты позволяют предположить [24], что локус 93D включается в ре- гуляцию процессов транскрипции и трансляции, характерных для ТШ. При выходе из состояния аноксии при 25 °С у D. melanogaster, как известно [9], формируется весь набор пуфов ТШ. Однако пуф 93D пол- ностью отсутствует, если клетки начинают восстановительный период при 37 0C: сочетание аноксии и ТШ ингибирует активность 93D, но не подавляет индукции остальных пуфов ТШ [27]. Специфическая активация пуфа 20CD D. virilis обнаружена при инкубации личинок в среде, содержащей митокластический агент кол- хицин [10]. У D. melanogaster 93D также является единственным пу- фом, возникающим при действии колхицина на изолированные слюн- ные железы [28], причем при инкубации желез в среде с колхицином в условиях ТШ в районе 93D индуцируется пуф гораздо меньших раз- меров. Действительно, при совместном использовании двух индуцирую- щих агентов (колхицин+ТШ, аноксия+ТШ, бензамид+ТШ), применя- емых одновременно или последовательно, уровень активности пуфа 93D значительно ниже, чем при действии каждого в отдельности, а иногда пуф вообще не индуцируется [24, 27, 28]. Значительная активация или регрессия пуфа в районе 2-48ВС D. hydei неоднократно наблюдалась при использовании агентов, влияю- щих на процессы клеточного дыхательного метаболизма [29, 30]: раз- меры пуфа в ряде случаев обнаруживали положительную корреляцию с уровнем активности некоторых митохондриальных ферментов. Индукция пуфа 2-48ВС происходит в присутствии витамина B6 и в максимальной степени — при действии его производного пиридоксаль- фосфата, который является простетической группой трансаминаз и других ферментов, катализирующих реакции, протекающие с участием α-аминокислот [31]. В опытах на D. hydei было также обнаружено, что активность пуфа 2-48В можно регулировать, изменяя концентрацию ти- розина. При этом резко усиливается активность фермента тирозинами- нотрансферазы (TAT) в условиях специфической индукции пуфа [32— 34]. Поэтому было высказано предположение [7], что в районе 2-48ВС могут синтезироваться мРНК для субъединиц фермента ТАТ, кофер- ментом которого является витамин B6. Однако это и другие предпо- ложения о связи индукции «необычных» пуфов с уровнем активности определенных ферментов (например, пуфа 93D D. melanogaster с син- тезом субъединиц глютаминсинтетазы [35]) не подтвердились. Вита- мин B6 является также специфическим индуктором пуфа 20CD D. vi- rilis: максимально большие размеры пуфа длительно сохраняются при выдерживании в среде с витамином B6 интактных личинок или изоли- рованных слюнных желез. Резкое увеличение размеров пуфа сопровож- дается активным включением Н3-уридина в районе 20CD [10]. У D. melanogaster не обнаружены локусы хромосом, чувствительные к ви- тамину B6 [36]. ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 7 Избирательная индукция является, таким образом, общим харак- терным способом активации «необычных» пуфов ТШ в ходе онтогене- за, при ТШ или в других особых условиях культивирования; набор агентов, индуцирующих пуфы, может быть достаточно специфичен для хромосом разных видов дрозофилы. Структурная организация. Уникальной особенностью организации «необычных» локусов ТШ на субмикроскопическом уровне является формирование в области пуфа РНК-протеидных гранул и крупных скоплений этих гранул. Свифт [37] впервые описал такие РНП-комп- лексы как специфический продукт, характерный для пуфа на дисталь- ном конце хромосомы 2 у D. virilis (район 20CD по карте [38]). Поз- же Берендесом и др. [7, 31, 39, 40] была подробно изучена ультра- структура сложного «многодискового» пуфа 2-48ВС у D. hydei. В этом районе хромосомы 2 имеются пять тонких дисков, ограниченных двумя группами плотных дисков. Через 3 мин после начала ТШ все пять дис- ков невозможно обнаружить ни в световом, ни в электронном микро- скопе: видны лишь отдельные скопления уплотненного хроматина, рас- положенные ιπο всей области пуфа. Еще через 2—5 мин деспирализация заканчивается, и пуф представлен параллельно расположенными растя- нутыми нитями, которые по всей длине покрываются гранулами (30— 40 нм) РНП. В проксимальной части пуфа начинается образование крупных агрегатов гранул, имеющих размеры 0,1—0,3 мкм в диаметре и представляющих собой уникальный продукт этого пуфа. Через 30 мин после начала ТШ скопления гранул распределены уже по всей зоне луфа [7]. Еще более четко процесс формирования сложных РНП-комп- лексов выражен при индукции пуфа витамином B6, когда пуф в районе 2-48ВС имеет более значительные, чем при ТШ, размеры, является единственным максимально развитым пуфом политенных хромосом кле- ток слюнных желез в условиях индукции in vivo и in vitro [39] и со- держит уникальные гранулярные частицы (25—32 нм), образующие ус- тойчивые комплексы 0,1—0,3 мкм в диаметре. Число таких комплексов пропорционально величине индуцированного пуфа [36]. Такие сверх- гранулы состоят из центральной части — электронно-плотного остова, на поверхности которого находятся гранулы с меньшей электронной плотностью. Цитохимический анализ позволил установить, что цен- тральная белковая часть не содержит РНК, в то время как окружаю- щие ее частицы состоят из РНК и белка, причем белки глобул и мат- рикса существенно различаются по аминокислотному составу [40]. Ти- пичные РНП-комплексы, характерные для пуфа 2-48ВС в политенных хромосомах клеток слюнных желез, обнаружены при электронно-мик- роскопическом анализе в ядрах клеток различных тканей личинок, об- работанных витамином B6. Число таких РНП-частиц в ядрах клеток из отростков желудка, имагинальных дисков и эмбриональных клеток в культуре пропорционально уровню политении хромосом в ядрах соот- ветствующих клеток [36]. Мелкие гранулы (около 30 нм в диаметре) и крупные (около 0,3 мкм) комплексы РНП-частиц, обнаруженные пер- воначально в пуфах 20СD D. virilis [37] и 2-48ВС D. hydei [7, 36, 40], удалось наблюдать и у D. melanogaster [41]: число их в области 93D значительно увеличивается после индукции пуфа в условиях ТШ. Ги- гантские РНП-комплексы иногда присутствуют в свободном состоянии в нуклеоплазме, но не встречаются вне ядра. Подобные ультраструкту- ры не найдены в других районах хромосом; например, их нет в пуфах ТШ 87А и 87С. Сложные РНП-частицы находятся, по-видимому, толь- ко в пуфе 93D [41]. У D. melanogaster составной частью гигантских РНП-комплексов является специфический лишь для пуфа 93D ядерный РНП-антиген, Pll [42], который распознается путем непрямой иммунофлюоресценции моноклональным антителом против хромосомного белка с молекуляр- ной массой 38 000 [41]. При ТШ наблюдается перераспределение Pll из малых гранул в скопления гигантских размеров. При 29 и 33 °С ан- тиген Pll обнаруживается в сверхгранулах промежуточных размеров, 8 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 8 а после ТШ при 37 °С входит в состав сложных ядерных РНП-комплек- сов, которые наряду с другими РНК содержат транскрипты пуфа 93D. Дангли и др. [41] полагают, что антиген Pll связан со специфическим классом РНП, которые выполняют функцию хранения первичных про- дуктов транскрипции внутри ядра. Это свойство, по-видимому, может быть присуще не только пуфу 93D D. melanogasier, но и «необычным» пуфам D. virilis и D. Iiydei, структурная организация которых, насколь- ко об этом можно судить на основании ультраструктуры РНП-комплек- сов, сходна, если не тождественна. Метаболизм РНК. Районы политенных хромосом, в которых при ТШ и в других условиях стресса формируются пуфы ТШ, характеризу- ются очень высоким уровнем транскрипционной активности [2, 9]. Тем не менее район 93D у D. melanogasier, где индуцируется один из са- мых крупных пуфов ТШ, не гибридизуется специфически ни с одной из обнаруживаемых с помощью электрофореза в полиакриламидном геле фракций поли(A) + PHK ТШ. С этими фракциями цитоплазматической РНК ТШ строго гибридизуются другие крупные пуфы ТШ [4, 15]. Од- нако поли ( A ) - P H K и суммарная РНК имагинальных дисков, меченные в условиях ТШ, четко комплементарны последовательностям пуфа 93D [14]. Лянкель и др. [43] пытались выяснить природу и судьбу огром- ного количества РНК, синтезируемой в пуфе ТШ 93D. Они использо- вали количественный авторадиографический анализ результатов гибри- дизации с политенными хромосомами in siiu различных фракций РНК, выделенной из клеток D. melanogasier в культуре, а также Д Н К ре- комбинантных плазмид для идентификации РНК, комплементарной по- следовательностям локуса 93D во фракциях ядерной и цитоплазмати- ческой РНК. При этом сравнивали особенности метаболизма при ТШ транскриптов из пуфа 93D и из пуфа 87Ay который содержит гены, ко- дирующие БТШ 70. Самый высокий уровень гибридизации in situ в районе 93D достигается при использовании фракций поли ( А ) - ядерной РНК- Лишь очень незначительное количество цитоплазматической по- ли (А)+РНК комплементарно локусу 93D. В опытах по гибридизацион- ному насыщению установлено, что некоторая часть последовательно- стей, транскрибируемых в локусе 93D, не выходит из ядра: при ТШ их количество в ядерной РНК намного больше, чем в цитоплазматической. Дополнительные доказательства этому были получены в опытах по гибридизации in situ в условиях конкурентной гибридизации меченых фракций поли (A)+ и поли (А)- ядерной РНК с локусами 93D, 87А и 87С в присутствии увеличивающихся количеств немеченой цитоплаз- матической РНК- Цитоплазматическая поли(A) + PHK вытесняет лишь незначительную фракцию ядерной H3-PHK (и поли(A)+ , и поли(A)- ) , гибридизующихся с 93D. Немеченая поли (A) - цитоплазматическая РНК вытесняет около 28 % специфических для 93D последовательно- стей ядерной РНК. Результаты опытов по насыщению и конкурентной гибридизации, таким образом, позволяют предположить, что значи- тельная часть последовательностей ядерной РНК, комплементарной 93D, присутствует лишь в небольших количествах во фракции по- ли (A)+PHK- РНК локуса 93D обнаруживается как в поли (А) - , так и в поли (A)+ фракциях. Около 60 % поли (А)- и поли (A) + PHK остаются в ядре и лишь незначительное количество РНК присутствует в цитоплаз- ме. В то время как большинство транскриптов из 87А обнаруживается и в поли(A)+ , и в поли(А)~ фракциях цитоплазматической РНК, транс- крипты из 93D, присутствующие в цитоплазме, являются почти исклю- чительно поли (A) - PHK. Значительная часть последовательностей РНК, транскрибируемых при 35 °С в пуфе 93D, в цитоплазму не попадает, тогда как РНК из пуфа 87А сконцентрирована в цитоплазматической фракции. Транскрипты двух пуфов ТШ D. melanogasier 87А и 93D об- наруживают, таким образом, различные способы метаболизма [43]. Методом непрямой иммунофлюоресценции установлено, что концентра- ция РНК-полимеразы II в районе 93D после повышения температуры с 25 до 37 °С заметно ниже, чем в пуфах ТШ 87А и 87С [44]. ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 9 Пуф 2-48ВС по характеру транскрипции также отличается от дру- гих локусов ТШ D. hydei [45, 46]. Бисселингу и д р . [47] удалось по- лучить РНК непосредственно из района 2-48ВС: он расположен на ди- стальном конце хромосомы 2, и это позволяет сравнительно легко вы- делить пуф путем микродиссекции. В изолированном пуфе 2-48ВС об- наружены две фракции 40S и 16S РНК, которые присутствуют также в ядерном соке, если пуф развит. 40S РНК является крупным продуктом транскрипции локуса 2-48В. Ядерный транскрипт, представленный 40S РНК, содержит поли (А) последовательности [46], в то время как со- ответствующий ядерный транскрипт пуфа 93D D. melanogaster можно обнаружить как в поли (А)+, так и в поли(А)~ фракциях РНК [43]. Ядерная РНК, выделенная из клеток D. hydei в культуре при 37 °С, гибридизуется in situ с районом 2-48ВС в пять раз интенсивнее, чем полисомная РНК локуса 2-48ВС, полученная из тех же клеток: часть синтезированной в пуфе РНК не доходит до полисом. Добавление из- быточных количеств немеченой РНК из полисомной фракции уменьша- ет число зерен серебра над районом 2-48ВС не более чем на 20%, и это свидетельствует о том, что ядерная РНК из пуфа содержит после- довательности, которых нет в цитоплазматической РНК из этого локу- са [45, 46]. В полисомной фракции обнаружена 15S РНК, комплемен- тарная локусу 2-48ВС, но неизвестно, являются ли изолированные из пуфа 40S и 16S РНК [47] ее предшественниками. Кроме того, было высказано предположение [7], что в пуфе 2-48ВС транскрибируются стабильные малые 4S РНК, которые, по-видимому, повторены [45, 46]. Гетерогенность РНК пуфа 2-48ВС, как полагают [48], хорошо согласу- ется с представлением об участии нескольких дисков этого сложного многодискового пуфа в транскрипции. Общей особенностью метаболиз- ма РНК двух необычных пуфов ТШ 93D D. melanogaster и 2-48ВС D. hydei является, таким образом, локализация большей части синтезиру- емой в них РНК в ядре, в то время как РНК из этих пуфов присут- ствует в цитоплазме в незначительных количествах. Активация всех пуфов ТШ происходит одновременно и согласованно, однако совершен- но очевидно, что экспрессия генов 93D)-подобных районов хромосом может дифференциально регулироваться на посттранскрипционном уровне, в том числе в ходе транспорта РНК в цитоплазму и распреде- ления транскриптов в ядре и цитоплазме. Отсутствие продуктов трансляции. Несмотря на высокий уровень транскрипционной активности «необычных» пуфов, кодирующая функ- ция транскрибируемой при ТШ РНК 93D-подобных локусов до сих пор не установлена: гены, ответственные за синтез известных БТШ [13] картированы у D. melanogaster, как уже упоминалось, в других хромо- сомных локусах ТШ [2, 9]. Лакхотия и Мукхерджи [20] не смогли обнаружить новых продук- тов трансляции даже на фоне резкого увеличения специфической транс- крипционной активности пуфа 93D [24] после инкубации изолирован- ных слюнных желез с гомогенатами клеток слюнных желез, подвергну- тых ТШ, или при выдерживании желез в среде с бензамидом. Электро- форетический анализ белков в полиакриламидном геле не выявил при таких воздействиях никаких новых фракций С14-меченных полипепти- дов, связанных с усиленной транскрипцией РНК ТШ в пуфе 93D, по сравнению с набором белков, характерным для слюнных желез D. me- lanogaster в условиях ТШ: огромное количество РНК, поставляемое пуфом 93D, по-видимому, не транслируется на протяжении 50—70 мин индукции активности этого пуфа бензамидом или гомогенатами, вклю- чая 30-минутный период инкубации желез в присутствии меченых ами- нокислот [20]. Отсутствие изменений характера синтеза белка в этих условиях и другие факты, свидетельствующие о наличии среди транс- криптов 93D значительной фракции поли(A) - PHK ТШ, необычном рас- пределении синтезируемой в пуфе РНК ТШ в ядре и цитоплазме, да- ют основание считать, что транскрипты локуса ТШ 93D могут не иметь кодирующей функции и не участвовать в процессах трансляции при ТШ. 10 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 10 Информационное содержание (молекулярно-генетическая органи- зация). Для изучения информационного содержания «необычных» пу- фов использовались традиционные генетические и молекулярно-биоло- гические подходы: цитологическая и генетическая локализация в пуфах генов с известными функциями, в частности, локусов генов ТШ; насы- щение мутациями районов хромосом, в которых развиваются пуфы ТШ; исследование последовательностей Д Н К и РНК в пуфах. Д е л е ц и о н н о е к а р т и р о в а н и е и м у т а ц и о н н ы й а н а - л и з . Генетическое картирование и цитологическое определение места положения локусов ТШ в «необычных» пуфах проводили при исполь- зовании набора перекрывающихся делеций для выяснения значения не- хватки отдельных частей пуфа в обеспечении чувствительности соответ- ствующих районов хромосом к ТШ. Локус ТШ 93D D. melanogasier цитологически картирован [49] с помощью анализа политенных хро- мосом у особей, гетерозиготных по хромосомным перестройкам (восемь дефишенси и одна инверсия), затрагивающим область пуфа ТШ. Две из используемых хромосомных перестроек, а именно дефишенси Df(3R)eQ])4 и Df(3R)GC14, удаляют, по-видимому, весь или большую часть локуса ТШ: у личинок, гетерозиготных по одной из этих нехва- ток, в аберрантном гомологе политенной хромосомы 3, анализируемом в состоянии асинапсиса, район 93D утрачивает способность формиро- вать пуф при ТШ, не обнаруживает заметной транскрипционной актив- ности при повышенной температуре и гибридизации in situ с H3-PHK ТШ. Анализ расположения точек разрывов в хромосомах, несущих эти дефишенси, позволил заключить, что локус ТШ находится в 93D меж- ду дистальной точкой разрыва при Df(3R)eGp4: и проксимальной точкой разрыва хромосомы с Df(3R)GC14y и поэтому может быть цитологиче- ски картирован с точностью до небольшого района между дисками 93D 4 и 93D 9 по карте Бриджеса [17]. На препаратах политенных хромо- сом клеток слюнных желез в этом районе достаточно четко виден лишь диск D 6—7 [49]. Заключение о размещении локуса ТШ в 93D 6—7 полностью совпадает с результатами гибридизации политенных хромо- сом D. melanogasier с H3-PHK ТШ [43] и противоречит предположе- нию Боннера (цит. по [49]) о локализации локуса TUI в 93D 3 и 93D 5. Электронно-микроскопический анализ различных стадий развития пуфа ТШ 93D [50] показал, что начальные стадии формирования пуфа при ТШ связаны с деконденсацией левой части диска D 6—7, а в максимально развитом пуфе ТШ происходит, по-видимому, «пассив- пая» деконденсация дисков 93D 2,4 и правой части диска 93D 6—7. Проведены также комплементационный анализ, цитогенетическое и генетическое картирование 62 видимых и летальных точечных мутаций, индуцированных гамма-облучением, этиленметансульфонатом и диэпок- сибутаном в области между дисками 93В 11—13 и 93F 6—8, включаю- щей локус ТШ 93D [51]. В этом районе удалось обнаружить 18 групп комплементации в дополнение к уже известному локусу ebony (е) и еще одному локусу, идентифицированному раньше при изучении осо- бенностей комплемгнтацпи особей, несущих Df(3R)eG^4 и Df(3R)GCM, т. е. всего не менее 20 генетических локусов. Однако ни одна из обна- руженных точковых мутаций не картируется в пределах локуса ТШ: все возникшие мутации комплементируют и с Df(3R)eG Ρ4, И С Df (3R) GC14, удаляющими локус ТШ в 93D 6—7 [51]. Трудно решить, насколько справедливым и окончательным является вывод об отсут- ствии в районе 93D локусов видимых и летальных мутаций. Возможно, здесь выявлены не все гены, и при используемой системе отбора просто не удалось обнаружить несущественных локусов, мутации которых не влияют на жизнеспособность и фенотипические признаки; наконец, от- сутствие летальных мутаций может быть связано с наличием в 93D по- вторяющихся последовательностей ДНК. Тем не менее следует отмс- тить, что 93D — единственный из «необычных» пуфов, информационное содержание которого изучалось путем насыщения этого района точко- выми мутациями. ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 11 Попытка локализации локуса ТШ в пуфе 2-48ВС D. hydei была впервые предпринята Берендесом и др. [52]. Гронд и др. [53, 54] уточ- нили цитологическую локализацию локуса ТШ. При гибридизации in situ клонированных последовательностей Д Н К локуса 2-48В [55] с по- литенными хромосомами метка присутствует только над дисками 2-48В 7 и В 8 (по карте [53]). Дальнейшую более точную локализацию про- водили при использовании хромосом особей, гетерозиготных по нехват- ке Df(2)c20, затрагивающей район 2-48В. Df(2)е20 удаляет диски В 8, В 9 и В 10, а в гомологичных хромосомах, несущих эту делецию, в райо- не 2-48В не индуцируется пуф при ТШ и не обнаруживается заметной гибридизации с РНК, синтезированной на кДНК, клонированной после- довательности ДНК, комплементарной транскриптам пуфа 2-48В [55]. Поэтому сделано заключение: диск В 7 не принимает участия в фор- мировании пуфа 2-48В, а локус ТШ находится в диске 2-48В 8, кото- рый в электронном микроскопе выглядит как точечный диск средних размеров, и (или) в прилежащих к нему междисках [54]. При цито- генетическом картировании «необычных» локусов ТШ 93D D. melano- gaster и 2-48В D. hydei выяснилось, что они тесно связаны с локусом е [56, 57]. Возникло даже предположение, что локус ТШ и локус е тож- дественны, т. е. что это один и тот же локус [35] . Однако позже было установлено, что хромосомные перестройки, удаляющие локус е, могут не затрагивать области хромосомы, где при ТШ развивается пуф 93D D. melanogaster [58]. Позднее локус е был картирован в 93D 1—2 сле- ва от локуса ТШ 93D 6—7 Г51]. Молекулярно-генетический анализ по- следовательностей Д Н К [59] показал, что локус ТШ находится на рас- стоянии около 70 килооснований (ко) от локуса е [60]. У мутанта D. hydei, имеющего инверсию в хромосоме 2 (1п(2)е10) с точкой разрыва в локусе еу при ТШ в районе 2-48В формируется пуф нормальных раз- меров [54]. Результаты анализа рестрикционных фрагментов, получен- ных при клонировании локуса ТШ, также совершенно однозначно сви- детельствуют о том, что локус е достаточно хорошо отделен от едини- цы транскрипции локуса ТШ 2-48В и расположен дистальнее [55]. Пока все попытки локализовать в «необычных» пуфах другие гены с известными функциями или локусы, мутации которых летальны, не дали положительных результатов. Но нельзя полностью исключить возможности того, что генетическое содержание этих сложных (по край- ней мере на уровне числа дисков) пуфов не исчерпывается генами, об- наруживающими реакцию на ТШ: делеционное картирование показы- вает, что не все диски, участвующие в формировании пуфа, например 2-48В у D. hydei [52], содержат последовательности, активируемые при ТШ. Не исключено, что при активации локусов ТШ другие диски «не- обычных» пуфов подвергаются «пассивной» деспирализации. В даль- нейшем очень важно выяснить, существуют ли вообще в рамках этих «многодисковых» пуфов отдельные локусы, активируемые экдизоном, колхицином, ТШ и другими индуцирующими пуф агентами, и какие участки регуляторной зоны ответственны за обеспечение чувствительно- сти к определенным воздействиям. Интересно отметить, что активиру- емый бензамидом локус у D. melanogaster недавно локализован в райо- не 93D 6—7 [61] там же, где и локус ТШ [49, 51]. М о л е к у л я р н ы й а н а л и з . Особенности организации последо- вательностей Д Н К и типы транскриптов локуса ТШ 93D охарактери- зованы сравнительно недавно: к этому времени все другие локусы TUI D. melanogaster были клонированы и детально изучены [2]. Ховеманн и др. [59, 62] извлекали пуф 93D из хромосом на давленых препаратах клеток слюнных желез путем микродиссекции, накапливали десятки пуфов и, используя технику микроклонирования [63], выделяли и кло- нировали, таким образом, последовательности Д Н К непосредственно из района 93D. Им удалось изолировать серию рекомбинантных клонов, содержащих, как показала гибридизация Д Н К этих клонов с политен- ными хромосомами in situ, последовательности Д Н К из района 93D 6—7, где генетическими методами был картирован локус ТШ [49, 51]. 12 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 12 Эти изолированные последовательности Д Н К использовали в качестве зондов, при помощи которых из библиотеки генов D. melanogasier, кло- нированных в фаге лямбда или космидном векторе, были извлечены геномные фрагменты ДНК, перекрывающие практически всю область пуфа ТШ 93D. Клонирование геномной Д Н К из 93D, а также иден- тификация клонированных кДНК, комплементарных 93D Р Н К ТШ и полученных путем обратной транскрипции, позволили осуществить де- тальный молекулярный анализ локуса ТШ 93D. Ризек и др. [64] по- лучили карту расположения сайтов рестрикции той области локуса ТШ 93D, которая интенсивно транскрибируется при ТШ. Эта область вклю- чает уникальный сегмент, расположенный проксимально по отношению к соседнему с ним участку гораздо большего размера, содержащему внутренне повторенные тандемные последовательности и связанному с уникальным при помощи олиго(А)-цепи. При рестрикции геномных фрагментов Д Н К из локуса ТШ 93D эндонуклеазой TagI внутри после- довательностей Д Н К длиной 10—12 ко обнаружены повторенные еди- ницы (Alu-TagI-ηοβτορ) размером около 280 пар нуклеотидов (п. н.) Alu-TagI-повторы являются характерными для пуфа ТШ 93D элемен- тами генома D. melanogasier: эти ДНК-последовательности специфиче- ски гибридизуются in situ с единственным районом хромосомы 3R 93D 6—7; исключение составляет лишь последовательность, клонированная в фаге лямбда 13, рекомбинантная Д Н К которой, по-видимому, повто- рена в хромоцентре [62]. Анализ РНК локуса ТШ 93D [64], изолиро- ванной из молодых мух, а также клонов кДНК, полученных при ис- пользовании препаратов РНК, выделенных из клеток жирового тела и эмбрионов, свидетельствует о том, что Д Н К локуса ТШ 93D в опреде- ленной степени постоянно экспрессируется на этих стадиях развития. При ТШ наблюдается значительное увеличение числа транскриптов из уникальной, а также из соседней повторенной области. Исполъзуя ге- номные и кДНК клоны локуса 93D в качестве гибридизационных проб, удалось обнаружить два крупных класса транскриптов, количество ко- торых увеличивается после ТШ: один из них представлен поли (А) "РНК, гетерогенной по длине и гомологичной Alu-TagI-повторенной области; другой — поли(А)+РНК, которая гибридизуется с уникальной частью локуса и присутствует в двух формах РНК разных размеров — сплайси- рованной и несплайсированной. Наблюдается необычно низкая способ- ность к процессингу, которая очевидна даже в не подвергшихся стрес- су клетках. При сравнении продуктов рестрикции клонированной кДНК и Д Н К геномных клонов было показано, что у молодых мух прошед- ший стадию процессинга первичный транскрипт неколинеарен с геном- ными последовательностями [64]: из первичного транскрипта длиной 1,9 ко вырезается единственный интрон около 700 п. н., что приводит к образованию зрелой 1,2 ко РНК ТШ. Анализ нуклеотидной после- довательности [59] фрагмента геномной Д Н К длиной 2,5 ко, содер- жащего ген ТШ 93D и прилежащие к нему 5' (500 п. н.) и 3' (100 п. н.) последовательности, а также двух клонированных последовательностей кДНК, позволил установить, что полный первичный транскрипт состо- ит из 1904 нуклеотидов. Вырезание внутренней последовательности раз- мером 712 нуклеотидов приводит к образованию конечного продукта длиной 1192 нуклеотида, не включая поли (А) концов. Эти две, несплай- сированная и сплайсированная, формы поли (А)+РНК присутствуют у личинок третьего возраста наряду с последовательностями РНК, име- ющими варьирующие размеры. Количество последних увеличивается почти в пять раз при 35 и 37 °С. Считается [59], что эти РНК являются продуктами процессинга, которые образуются, начиная с одного и того же старта транскрипции, при незавершенном сплайсинге и З'-термина- ции полиаденилированного предшественника 1,9 ко. И только 1,2 ко поли(A)+PHK, по-видимому, представляет собой сплайсированный и полиаденилированный РНК-продукт. Значительное количество несплай- сированных продуктов отличает транскрипты локуса 93D от транскрип- тов других локусов ТШ D. melanogasier. Синтез поли(А)-РНК из пов- ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 13 торенной области постоянно и достаточно интенсивно происходит у взрослых мух и при нормальной температуре. У молодых мух сильная дополнительная транскрипция повторенной области в условиях ТШ приводит к появлению ряда неполиаденилированных транскриптов. Продукты транскрипции Alu-TagI-повторенной области у личинок треть- его возраста обнаруживаются во фракции РНК ТШ с большой моле- кулярной массой. При блот-гибридизации часто наблюдаются двойные полосы высокомолекулярных транскриптов, причем расстояния между ними варьируют в разных гелях. Поскольку обе полосы гибридизуются с пробой, содержащей интрон, предполагается [59], что эта особен- ность не является результатом незаконченного сплайсинга, а скорее связана с изменением числа повторенных единиц у отдельных особей анализируемой популяции, в то время как длина уникального сегмен- та относительно постоянна. Такая генетическая нестабильность организации повторенной об- ласти характерна для пуфа ТШ 2-48В D. hydei [55, 65]. Этот -по- добный локус ТШ также включает внутренне повторенную зону и об- ласть, прилегающую к повтору. Из коллекции клонов кДНК, копиро- ванной с ядерных транскриптов локуса 2-48В, выделен клон N 09-15, длина которого составляет около 500 п. н. Как показал полный анализ нуклеотидной последовательности клона N 09-15, эта кДНК содержит три повтора по 115 п. н. каждый, четвертый повтор с делецией 4 п. н., а также частичную копию пятого повтора (33 п. н.). Результаты гиб- ридизации in situ Д Н К клона N 09-15 с политенными хромосомами сви- детельствуют о том, что эта последовательность является специфиче- ской для локуса 2-48В и частью транскрипта этого локуса при ТШ. В локусе 2-48В присутствуют множественные повторы этой клониро- ванной последовательности ядерного транскрипта. Геномная организа- ция локуса высокополиморфна: в различных инбредных линиях, изо- лированных из природных популяций, обнаружено несколько вариан- тов структурной организации повторенных последовательностей. На- пример, в линии e{s присутствует 11,5 ко HindIII-фрагмент (обозначен как конструкция А), а в линии с инверсией 1п(2)е10 — только фрагмент 13 ко (конструкция В). Эти конструкции аллельны, но число повторов N 09-15 в каждой из них разное: имеются 10 повторов этой последо- вательности в конструкции А и 12 — в конструкции В. В лабораторной линии НВ137 обнаружен третий аллель, отличающийся от А и В. Од- на хромосома никогда не содержит двух разных аллельных конструк- ций локуса 2-48В: рекомбинация, по-видимому, отсутствует и имеется лишь одна транскрипционная единица [55]. Поскольку повтор N 09-15 был выделен при клонировании кДНК, копированной с ядерной поли(A)+PHK, синтезированной в условиях ТШ, то по крайней мере одна копия повтора должна была транскриби- роваться при ТШ. Свойства дополнительного транскрипта, считываемо- го с уникальной части локуса ТШ 2-48В D. hydei, выяснились несколь- ко позже, когда Гарб и др. [66, 67] получили субклоны последователь- ности кДНК, содержащей районы из 2-48В, расположенные в 5'-поло- жении по отношению к области тандемных повторов. Наконец появи- лась возможность сравнить особенности организации «необычных» ло- кусов ТШ у двух видов — D. melanogaster и D. hydei [66]. Анализ ре- зультатов гибридизации, рестрикции и секвенирования клонированных последовательностей Д Н К из 93D [59, 62, 64, 68] и из 2-48В [65, 66] позволил обнаружить, что оба локуса производят транскрипты пример- но одинаковых размеров и в одинаковых количествах [66]. В РНК ТШ обоих локусов преобладают три основных транскрипта, считывание ко- торых начинается, по-видимому, с одного сайта транскрипции в уни- кальной части локусов. По сравнению с РНК ТШ 10—12; 1,9 и 1,2 ко, транскрибируемыми в пуфе 93D D. melanogaster, соответствующие транскрипты локуса ТШ 2-48В D. hydei имеют длину 9,4; 2,0 и 1,35 ко. Самый крупный ядерный транскрипт считывается у обоих видов с по- следовательности ДНК, которая включает длинную (несколько ко) цепь 14 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 14 прямых тандемных Alu-TagI-повторов. Повторенная единица из 2-48В (115 п. и.) более чем в два раза короче, чем TagI-повтор локуса 93D (280 п. н.). Повторенные Alu-TagI-элементы строго консервативны вну- три вида; между видами они различаются не только по длине, но и очень существенно — по нуклеотидной последовательности. Наиболее консервативной частью является короткая последовательность из девя- ти нуклеотидов ATAGGTAGG, присутствующая в единственном числе в каждом повторе у D. hydei и д в а ж д ы — у D. melanogasier. Два более коротких транскрипта формируются в уникальной, прилегающей к пов- торам, части локуса и их размеры, как и длина последовательности интрона (700 п. н.), который удаляется при сплайсинге, сходны у обо- их видов. Самый короткий транскрипт (1,2 ко у D. melanogasier и 1,35 ко у D. hydei) —это сплайсированная и полиаденилированная РНК ТШ, большая часть которой экспортируется в цитоплазму. Пол- ный анализ нуклеотидной .последовательности этих двух локусов убе- дительно подтверждает представление о том, что элементы Д Н К 93D- подобных локусов различаются намного больше, чем высококонсерва- тивные последовательности структурных генов, кодирующих известные БТШ у разных видов дрозофилы. Среди немногочисленных гомологич- ных районов наиболее консервативными в уникальной части двух «не- обычных» локусов являются последовательности интрона [67]; отмече- но несколько гомологичных участков рядом с районами, связанными с процессингом: консервативная последовательность из 56 нуклеотидов находится около З'-сайта сплайсинга, участок из 16 нуклеотидов—ря- дом с 5'-сайтом сплайсинга и 14 нуклеотидов предшествуют сайту по- лиаденилирования. Короткая консервативная последовательность, ха- рактерная и для 93D, и для 2-48В, обнаруживает некоторую гомологию с консервативными элементами 5'-областей других типичных локусов ТШ D. melanogaster [66]. Гомологичные последовательности составля- ют лишь незначительную часть транскрибируемой области двух «не- обычных» локусов, но общие особенности молекулярной структуры, ко- торые отличают их от генов, кодирующих БТШ, совершенно однознач- но свидетельствуют в пользу того, что 2-48В и 93D являются эквива- лентными локусами ТШ. Сведения о молекулярной организации пуфа ТШ 20CD практиче- ски отсутствуют: клонирование и непосредственное определение струк- туры последовательностей Д Н К этого локуса ТШ не проводилось. Од- нако при гибридизации in situ отдельных клонированных фрагментов ДНК из генома D. virilis с политенными хромосомами наблюдается зна- чительный уровень гибридизации района 20CD с последовательностями Д Н К из семейства повторяющихся рДи-элементов, представленных сот- нями копий в геноме D. virilis и десятками копий в геномах других близкородственных видов группы virilis [69]. Кроме района 20CD, эти pDv)у-элементы обнаруживают интенсивную гибридизацию более чем со 170 участками политенных хромосом D. virilis [70, 71] и способны к транспозициям в гомологичные хромосомы близких видов у межвидо- вых гибридов [69, 72]. В основе организации pDv-элементов лежат ко- роткие тандемные повторы длиной 36 п. н., образующие кластеры, ог- раниченные прямыми концевыми повторами, имеющими в свою очередь с обеих сторон короткие инвертированные повторы [70, 72]. Обнаружи- вается значительный полиморфизм и в распределении мест локализа- ции pDv-последовательностей: у особей лабораторной линии 160 наблю- даются две четкие полосы гибридизации в районе 20CD, в то время как в линии 9, выделенной из природной популяции, в области пуфа ТШ 20CD имеется лишь один сайт гибридизации in situ с Н 3-ДНК pDv-элементов [72]. В соответствующем пуфе ТШ хромосомы 2 у го- мосеквентного вида D. texana pDv-последовательности полностью отсут- ствуют. Транскрипты последовательностей pDv Д Н К гетерогенны по длине и входят, в основном, в состав фракции поли (А)- ядерной Р Н К [70], но пока неизвестно, усиливается ли при ТШ транскрипция повто- ренного сегмента в пуфе 20CD у D. virilis. ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 15 Клонированные повторенные последовательности из «необычных» пуфов трех видов дрозофилы 93D, 2-48В и 20CD так же, как и суммар- ная РНК ТШ этих видов, не обнаруживают перекрестной гибридиза- ции с политенными хромосомами D. melanogaster, D. hydei и D. virilis [21, 55]. Однако нельзя не отметить на фоне существенных различий в их организации поразительного сходства в общей структуре повторен- ных единиц, расположенных кластерами длиной в несколько ко. Кон- сервативные особенности организации уникальных и повторенных эле- ментов «необычных» локусов [66—68] позволяют допустить, что функ- ция этих локусов тоже консервативна. Возможные функции. Активация «необычных» пуфов на некоторых стадиях личиночного развития, их специфическая индукция в экстре- мальных условиях, включая реакцию на ТШ, наконец, присутствие 93D- подобных пуфов в геномах всех изученных видов дрозофилы — все эти факты позволяют предположить, что «необычным» локусам ТШ могут принадлежать важные клеточные функции. Тем не менее кодирующая функция, характерная для генов БТШ, расположенных в других пуфах ТШ, для 93D-подобных локусов не доказана: кодируемые ими белки не обнаружены [20, 67]. Чтобы понять смысл активации пуфов в райо- не 93D D. melanogaster и 2-48В D. hydei, их Д Н К была клонирована, получены рестрикционные пробы, содержащие последовательности по- вторенной части единицы транскрипции и прилежащей к повтору сосед- ней уникальной области [59, 62, 64, 66, 68]. Рестрикционный анализ, опыты по синтезу кДНК, а также результаты секвенирования последо- вательностей из пуфов четко демонстрируют присутствие в клонах кДНК истинных полиаденилированных цитоплазматических транскрип- тов (1,2 ко у D. melanogaster и 1,35 ко у D. hydei), которые являются продуктами превращения РНК-предшественников, кодируемых уникаль- ной частью локусов. Открытым пока остается самый существенный воп- рос — могут ли эти или другие транскрипты «необычных» локусов функ- ционировать как мРНК? Организация генов ТШ 93D D. melanogaster и 2-48В D. hydei, как показал анализ нуклеотидной последовательности геномных и кДНК клонов, копированных с транскриптов, содержащих- ся преимущественно во фракции цитоплазматической поли(A) + PHK [59, 66], на первый взгляд, напоминает структуру других эукариотиче- ских генов, транскрибируемых с участием РНК-полимеразы II. Однако обнаруживается ряд особенностей, среди них наиболее неожиданной является наличие лишь короткой открытой рамки считывания. Самые большие полипептиды, которые способны потенциально кодировать по- следовательности в 93D, могут иметь длину не более 34 аминокислот, а в 2-48В — 40 аминокислот. Короткая открытая рамка считывания в 2-48В D. hydei не обнаруживает почти никакого сходства в 93D в по- следовательности нуклеотидов. В 2-48В рамка считывания прерывается стоп-кодоном и затем возобновляется сразу или после нескольких ну- клеотидов, так что эти участки содержат две более короткие открытые рамки считывания, которые примерно соответствуют одной в 93D в той же позиции. Гарб и Пардью [67] использовали для поиска предпола- гаемых (минорных? [73]) фракций БТШ систему геля, позволяющую выделять короткие полипептиды. Однако не удалось обнаружить бел- ков, соответствующих рамке считывания цитоплазматической 1,2 ко РНК ТШ 93D, способных синтезироваться и накапливаться в первые 60 мин ТШ. Как и Ховеманн и др. [59], авторы [67] полагают, что РНК ТШ 93D-подобных локусов не кодирует белков, функционирую- щих при ТШ. Если транскрипты этих пуфов все-таки транслируются, то такие белки, по-видимому, значительно отличаются от других БТШ по характеру метаболизма, стабильности и способам контроля процес- сов их трансляции. Генетический анализ представил дополнительные доводы в поль- зу ограниченной кодирующей функции генов 93£>-подобных пуфов. В работах Молера и Пардью [49, 51] установлено, что, несмотря на значительные размеры транскрибируемой области локуса ТШ 93D (око- 16 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 16 ло 9,6 ко согласно расчетам [43]), уровень его мутабильности очень низок по сравнению с соседними районами хромосом: в диске 93D 6— 7 не удалось обнаружить точковых видимых и летальных мутаций, и только делеции этого района влияют на активность локуса при ТШ. Особи-трансгетерозиготы по нехваткам, удаляющим весь или большую часть локуса ТШ, Df(3R)GC14/Df(3R)eQv\ способны тем не менее не толъко выживать при 37 °С, но и приобретать толерантное состояние — устойчивость к «жесткому» ТШ при 40 °С после умеренного нагревания при 32—33 °С [51]. Гетерозиготы по двум дефишенси часто не дожи- вают до стадии куколки, у имаго-трансгетерозигот иногда обнаружива- ются необычные признаки, свидетельствующие о нарушении процессов развития, однако часть трансгетерозиготных особей жизнеспособна. У личинок с таким генотипом отсутствие пуфа в районе 93D не приво- дит к сколько-нибудь заметным изменениям картины пуфинга политен- ных хромосом слюнных желез, индуцируемого при ТШ: пуфы законо- мерно формируются в районах локализации генов БТШ и исчезают в ходе восстановительного периода при нормальной температуре. В клетках яичников мух-гетерозигот по компаунду этих дефишенси при ТШ обнаруживается синтез всех известных БТШ в количествах, ха- рактерных для мух дикого типа, а при 25 °С клетки возвращаются к нормальному синтезу белка и не наблюдается появления каких-либо новых белковых фракций во время и после ТШ. Создается, таким об- разом, впечатление, что локус ТШ 93D не влияет на формирование всех других пуфов ТШ, на синтез БТШ и не играет существенной роли в регуляции активности генов, кодирующих синтез БТШ [49, 51]. По- добное заключение об отсутствии регуляторных функций 93D выгля- дит, однако, слишком категоричным; сомнения остаются, так как в хро- мосомах с нехватками могли частично сохраниться последовательности Д Н К этого локуса. Кроме того, требуют объяснения известные факты [24, 28], свидетельствующие о возможном влиянии пуфа 93D на изме- нение относительной активности пуфов ТШ 87А и 87С при использова- нии в качестве индуцирующих агентов бензамида и колхицина в соче- тании с ТШ. Известны также наблюдения о неспособности к индукции при ТШ одной дозы генов пуфа 93D в нормальном гомологе у гетеро- зигот по нехватке, удаляющей локус ТШ D 6—7, и уменьшении при этом почти вдвое размеров пуфа 87С [61]. У летального клеточного мутанта D. melanogaster 1(1) ts 403, который характеризуется низким уровнем синтеза БТШ при повышенной температуре, при ТШ практи- чески отсутствует индукция пуфа и наблюдается лишь слабое включе- ние Н3-уридина в районе 93D на фоне резкого увеличения активности и размеров других пуфов ТШ — 63ВС, 87А и 87СУ в которых в течение нескольких часов после ТШ еще продолжается при нормальной темпе- ратуре накопление вновь синтезированной РНК ТШ [74]. Регулятор- ная функция «необычных» локусов пока не доказана. Тем не менее <Ш)-подобные локусы не являются псевдогенами, так как не имеют сво- их функциональных эквивалентов в геноме дрозофилы. Возможно, «необычным» пуфам принадлежит какая-то специфиче- ская функция в ядре, где их транскрипты преимущественно и обнару- живаются. Использование метода непрямой иммунофлюоресценции по- зволило установить, что моноклональные антитела против хромосом- ных белков, а именно против полипептидов с молекулярной массой 38 000 (Pll9 Q14 и Q16) и 55 000 (Ql8) в условиях ТШ специфически взаимодействуют с единственным районом хромосомы 3R D. melano- gaster — 93D [42] и связываются с уникальными ультраструктурами этого пуфа РНП-гранулами и гигантскими РНП-частицами. Только один антиген, полипептид 55 000, узнаваемый моноклональным антите- лом Q18, выявляется после продолжительного ТШ в пуфах 20CD D. virilis и 2-48В D. hydei, обнаруживающих сходную структурную орга- низацию с пуфом 93D [36, 41]. Присутствие антигена во всех трех «не- обычных» пуфах ТШ еще раз подтверждает предположение о том, что они функционально эквивалентны у этих видов дрозофилы. С другой ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2 - 9 - 9 2 17 стороны, отсутствие консерватизма организации этих локусов ТШ на уровне первичной структуры последовательностей Д Н К [55], а также тот факт, что белки, узнаваемые антителами против полипептида 38 ООО, есть только в пуфе 93D D. melanogaster [41], свидетельствуют о воз- можной дивергенции этих локусов в процессе эволюции. Тем не менее гигантские РНП-структуры могут представлять собой общую уникаль- ную форму сохранения частиц, накапливающихся после ТШ [41]. Практически ничего не известно о составе белков и РНК в «необыч- ных» пуфах ТШ; неясно, вся ли РНК, входящая в состав уникальных РНП-комплексов, синтезируется в самих пуфах. Во фракции РНП, со- держащей антитела против белка 38 000 (группа Pll антител), наряду с транскриптами пуфа 93D обнаруживаются и другие РНК, в том чис- ле низкомолекулярные ядерные Ui/U2 РНК, которые, как известно, преимущественно находятся в ядре и функции которых тоже пока не выяснены [75]. Необходимы прямые определения химического состава пуфов, поскольку неизвестно, содержат ли гигантские частицы только РНП, синтезируемые в «необычных» пуфах, или связывают другие РНП и обладают ли свойством связывания короткие тандемные повторы, об- наруженные среди последовательностей Д Н К этих локусов, либо уни- кальные элементы этих последовательностей. Если предположить, что организация гигантских РНП-частиц определяется структурой и свой- ствами повторенных последовательностей ДНК, которые совершенно различны по крайней мере у трех изученных видов дрозофилы, то воз- никает вопрос — как могут полиморфные РНК быть упакованы в слож- ные РНП-комплексы совершенно одинакового строения? Действитель- но, несмотря на очевидный эволюционный консерватизм структурной организации «необычных» локусов, ДНК-последовательности, кодирую- щие их транскрипты при ТШ, по-видимому, быстро эволюционируют. Так, РНК ТШ D. hydei обнаруживает гибридизацию с гомологичными локусами в хромосомах D. neohydei и D. eohydei, которые принадлежат к той же группе hydei [21]. Но при перекрестной гибридизации in situ не наблюдается соответствия между последовательностями РЗД-подоб- ных локусов у трех разных видов — D. melanogaster, D. hydei и D. vi- rilis [21, 55] и даже у близкородственных видов группы virilis при гиб- ридизации с клонированными последовательностями Д Н К pDv-элемен- тов [69, 72]. В этом смысле организация 93 D-подобных локусов сходна с уст- ройством локуса 87С 1 D. melanogaster, которому они функционально не гомологичны. Типичный пуф ТШ 87С, кроме генов, кодирующих син- тез БТШ 70, содержит перемежающиеся с γ-элементами дополнитель- ные сегменты Д Н К [16], так называемые αβ-элементы [76], которые интенсивно транскрибируются при ТШ. Клонированные αβ-элементы гибридизуются in situ, кроме 87С 1, с хромоцентром и несколькими дру- гими локусами политенных хромосом D. melanogaster, но только в дис- ке 87С они экспрессируются при ТШ. Цитоплазматическая РНК, комп- лементарная αβ-последователыюстям, не транслируется ни в один из известных БТШ; они не влияют и на трансляцию других БТШ. αβ-Эле- менты вообще не обнаружены в гомологичном пуфе D. simulans. У это- го вида, близкородственного D. melanogaster, они присутствуют лишь в хромоцентре и не транскрибируются при ТШ. У гибридов D. melano- gasterXD. simulans [77] локусы 87А и 87С, оба содержащие копии структурных генов БТШ 70, по-разному отвечают на ТШ в присутствии бензамида [24], так же как в хромосомах родительских видов: у D. si- mulans их активность примерно одинакова, а в гомологичной хромосо- ме D. melanogaster размеры пуфа 87А гораздо больше, чем 87С. Лак- хотия и др. [77] считают, что локус 93D оказывает влияние на транс- крипционную активность 87С посредством индуцируемых ТШ αβ-после- довательностей. Существуют представления, согласно которым αβ-πο- следовательности у D. melanogaster переместились в результате транс- позиции из хромоцентра в диск 87С 1 и под влиянием сильного промо- тора гена БТШ 70 приобрели способность активироваться при ТШ [2]. 18 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № З 2* 18 Аналогичная гипотеза может бытъ предложена для объяснения проис- хождения повторенной области в «необычных» пуфах ТШ. Действи- тельно у D. virilis повторенные pDu-последовательности обнаруживают типичные свойства мобильных диспергированных элементов генома дро- зофилы [69, 72]. В то же время ядерный и цитоплазматический тран- скрипты двух «необычных» пуфов обнаруживают консервативные свой- ства [66, 68]: возможно, 93£>-подобные локусы могут выполнять не од- ну, а две функции — в ядре и цитоплазме. Неизвестно, насколько сход- на у разных видов дрозофилы организация регуляторных зон таких локусов ТШ и как обеспечивается регуляция их активности, которая независима от других локусов ТШ. Регуляторные элементы генов ТШ 93D и 2-48В [66] имеют некоторую гомологию коротких последователь- ностей, которые характерны для 5'-областей мРНК, кодирующих БТШ [78, 79]. Основные проблемы структурно-функциональной организации «не- обычных» локусов ТШ непосредственно связаны с изучением повторен- ных и уникальных последовательностей Д Н К пуфов, транскрипционных единиц, регуляторных элементов ДНК. Уже сейчас совершенно очевид- но, что структура и последовательности повторенных участков этих ге- нов существенно различаются у D. melanogaster, D. hydei и D. virilis. Обнаружены лишь небольшие участки гомологии уникальных последо- вательностей между 93D D. melanogaster и его предполагаемым анало- гом — пуфом 2-48В D. hydei. Следует выяснить, существуют ли подоб- ные консервативные элементы Д Н К у всех других видов дрозофилы и каким образом достигается поразительное сходство ультраструктурной организации «необычных» пуфов ТШ. Похоже, что функция этих ло- кусов ТШ может сохраняться, несмотря на огромные различия их ну- клеотидной последовательности. Для изучения особенностей функцио- нирования «необычных» локусов ТШ сейчас могут быть широко привле- чены системы трансляции последовательностей in vitro, системы транс- формации Д Н К в эмбрионы дрозофилы с участием Р-элементов. В ге- нетических конструкциях, обеспечивающих возможность трансформа- ции и экспрессии генов, в качестве эффективных промоторов в даль- нейшем могут быть использованы и регуляторные элементы самих ге- нов из «необычных» пуфов ТШ, способных к длительной специфической активации под влиянием многочисленных индуцирующих агентов. С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы 1. Heat shock f rom bacteria to m a n / E d s M. J. Schlesinger , M. Asliburner, A. Tissie- r e s . — N e w York: Cold S p r i n g H a r b o r Lab., 1982.—431 p. 2. Heat shock response of eukaryot ic c e l l s / L . Nover, D. Hel lmund, D. N e u m a n n et al. / / Biol. Z b l . - 1984.—103, N 2 . — P . 357—435. 3. Ritossa F. A new p u f f i n g pa t t e rn induced by t empera tu re shock and DNP in Droso- phila / / Exper ient ia .— 1962,—18, N 12.— P. 571—572. 4. Berendes H. D., Holt Th. К. H. The induct ion of chromosomal act ivi t ies by tempe- ra tu re s h o c k s / / G e n e n en phaenen.— 1964.—9, N 1.— P. 1—7. 5. Berendes H. D. Fac to rs involved in the express ion of gene act ivi ty / / Chromosoma — 1 9 6 8 . - 2 4 , N 3 , — P . 418—437. 6. Berendes H. D., van Breugel F. Μ. A., Holt Th. К H. Exper imenta l p u f f s in sa l ivary g land chromosomes of Drosophila hydei// Ibid.— 1965.—16, N 1 . — P . 35—46. 7. Berendes H. D. Synthet ic act ivi ty of polytene chromosomes / / Int . Rev. Cytol .— 1973.—35, N 1 . — P . 61 — 108. 8. Ashburner M. P a t t e r n of p u f f i n g activi ty in the sa l ivary g l and ch romosomes of Dro- so phila. V. Responses to env i ronmenta l t r ea tmen t / / Chromosoma.— 1970—31 N 3 — P. 356—376. 9. Ashburner M., Bonner J. J. The induct ion of gene act ivi ty in Drosophila by heat - s h o c k / / C e l l . — 1 9 7 9 . — 1 7 , N 1 . — P . 241—254. 10. Губенко И. С., Баричева Э. Μ. П у ф ы Drosophila virilis, индуцируемые температу- рой и другими внешними в о з д е й с т в и я м и / / Г е н е т и к а — 1979.—15, № 8 — С. 1399— 1412. 11. Pascual L., De Frutos R. S t ress response in Drosophila subobscura. 1. Puff act ivi ty a f t e r heat s h o c k s . / / B i o l . Cell.— 1986.—57, N 2 . — P . 127—133. 12. Scouras Z. G., Karamanlidou G. A., Kastritis C. D. The inf luence of heat shock on the p u f f i n g pa t t e rn of Drosophila auraria polytene chromosomes / / Genetica — 1986 —- 69, N 2 . — P . 213—218. ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № З 2* 19 13. Lewis M., Helmsing P. J., Ashburner Μ. Pa ra l l e l changes in p u f f i n g act ivi ty and p a t t e r n s of protein synthes is in sa l ivary g l a n d s of Drosophila / / Proc. Nat . Acad. Sci. USA.— 1975.—72, N 9 . — P . 3604—3608. 14. Bonner J. /., Pardue M. L. The effect of heat shock on RNA synthes is in Drosophila t i s s u e s / / C e l l . — 1976.—8, N 1 .—P. 43—50. 15. Spradling A., Pardue M. L.f Penman S. /. Messenger RNA in heat shocked Drosoplii- Ia c e l l s / / J . Мої. Biol.— 1977.—109, N 2 . — P . 559—587. 16. Sequence o rgan iza t ion and t ranscr ip t ion two heat shock loci in Drosophila / I\. J. Li- vak, R. Freund, M. Schweber et al. / / Proc. Nat . Acad. Sci. USA.— 1978,—75, N 11.— P. 5613—5617. 17. Bridges C. B. Sa l iva ry chromosome m a p s with a key to the b a n d i n g of the chromo- somes of Drosophila melanogaster / / J. Hered.— 1935.—26, N 1.— P. 60—64. 18. Pelham H. Act ivat ion of heat-shock genes in e u k a r y o t e s / / T r e n d s in Gene.— 1985.— N 1 .—P. 31—35. 19. Mukherjee T., Lakhotia S. C. H3-Uridine incorpora t ion in the puff 93D and in chro- mocentr ic he te rochromat in of heat shocked sa l ivary g l a n d s of Drosophila melano- gaster / / Chromosoma.— 1979.—74, N 1.— P. 75—83. 20. Lakhotia S. C., Mukherjee T. Absence of novel t r ans l a t i on p roduc t s in relat ion to induced act ivi ty of the 93D puff in Drosophila melanogaster / / Ibid.— 1982.—85, N 3 — P. 369—374. 21. Peters F. P. A. M. N., Lubsen N. H., Sondermejer P. J. A. Rapid sequence in a heat shock locus of Drosophila / / Ibid.— 1980.—81, N 2 . — P . 271—280. 22. Lakhotia S. C., Singh A. K- Conserva t ion of 93D puff of Drosophila melanogaster in di f ferent species of Drosophila / / Ibid.— 1983.—86, N 2 . — P . 265—278. 23. Полуэктова Ε. В. Изменение спектра пуфов в процессе развития у Drosophila viri- lis И Онтогенез.— 1975.—6, № 3 .—С. 263—269. 24. Lakhotia S. С., Mukherjee Т. Specific act ivat ion of puff 93D of Drosophila melano- gaster by benzamide and the effect of benzamide t r ea tmen t on the heat shock indu- ced p u f f i n g a c t i v i t y / / C h r o m o s o m a . — 1980.—81, N 1 .—P. 125—136. 25. Lakhotia S. C., Mukherjee T. Specific induct ion of the 93D puff in Drosophila mela- nogasier by a h o m o g e n a t e of heat shocked larval sa l ivary g land / / Ind. J . Exp. Bi- ol.— 1981.—19, N 1 . — P . 1—4. 26. Singh A. K., Lakhotia S. C. Fu the r observat ion on inducibil i ty of 93D puff of Dro- sophila melanogaster by homogena t e of heat shocked c e l l s / / I b i d . — 1983.—21, N 3.— P. 363—366. 27. Mukherjee T., Lakhotia S. C. Hea t shock puff act ivi ty in sa l ivary g l a n d s of Dro- sophila melanogaster la rval d u r i n g recovery f rom anoxia at two d i f ferent t empera tu - res / / Ibid.— 1982.—20, N 3.— P. 437—439. 28. Lakhotia S. C., Mukherjee T. Specific induct ion of 93D puff in polytene nuclei of Drosophila melanogaster by c o l c h i c i n e / / I b i d . — 1984.—22, N 1 . — P . 67—70. 29. Leenders H. /., Berendes H. D. The effect of c h a n g e s in the resp i ra to ry metabol i sm upon genome act ivi ty in Drosophila. 1. The induct ion of gene a c t i v i t y / / C h r o m o s o - ma.— 1972.—37, N 4 . — P . 433—444. 30. Leenders H. J., Beckers P. J. A. The effect of c h a n g e s in resp i ra tory metabol i sm upon genome activi ty. A correla t ion between induced gene activi ty and an increase in acti- vi ty of resp i ra tory e n z y m e / / J . Cell. Biol.— 1972.—55, N 2 . — P . 257—265. 31. Derksen J., Berendes H. D., Willart E. P roduc t ion and release of a locus-specific ri- bonucleoprote in product in polytene nuclei of Drosophila hydei / / I b i d . — 1973.—59, N 4 , — P . 661—668. 32. Leenders H. J., Knoppien W. G. Respira t ion of larval sa l ivary g l a n d s of Drosophila in re la t ion to the act ivi ty of specific genome l o c i / / J . Insect Physiol .— 1973,—19, N 11 .—P. 1793—1800. 33. Brady T., Belew K. Pyr idoxine induced p u f f i n g ( I I—48C) and synthes is of a 40 kD prote in in Drosophila hydei sa l ivary g l a n d s / / C h r o m o s o m a . — 1981.—82, N 1.— P. 89—98. 34. Belew K., Brady T. Induct ion of ty ros ine a m i n o t r a n s f e r a s e by pyr idoxine in Droso- phila hydei U Ibid.— P. 99—106. 35. Scalenghe F., Ritossa F. The puff inducible in region 93D is responsible for the synthes is of the m a j o r «heat-shock» polypept ide in Drosophila melanogaster // Ibid.— 1977.—63, N 4.— P. 317—327. 36. Derksen J. Induced R N P product ion in d i f ferent cell types of Drosophila / / Cell Dif- fer .—1975.—4, N 1 . — P . 1—10. 37. Swift H. Nuclear morpho logy of the chromosome / / In vitro.— 1965.— 1, N 1.— P. 26—49. 38. Gubenko I. S., Evgen'ev M. B. Cytological and l inkage m a p s of Drosophila virilis c h r o m o s o m e s / / G e n e t i c a . — 1984.—65, N 2 . — P . 127—139. 39. Selective induct ion of g ian t puff in Drosophila hydei by vi tamin B15 and der ivat ives / H. J. Leenders , J. Derksen, P. M. J. M. Maas , H. D. B e r e n d e s / / C h r o m o s o m a . — 1973.—41, N 4 . — P . 447—455. 40. Derksen /., Willart E. Cytochemical s tudies on R N P complexes produced by puff 2-48BC in Drosophila hydei. Urani l acetate and phosphotungs t i c acid s t a i n i n g / / Ibid.— 1976.—55, N 1 . — P . 57—68. 41. Heat-shock puff 93D f rom Drosophila melanogaster: accumulat ion of a R N P specific an t igen associated with g ian t par t ic les of possible s to rage funct ion / A. Dangl i , C. Grond, P. Kloentzel , E. K. F. B a u t z / / E M B O J .—1983,—2, N 10 — P. 1747— 1 751. 20 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № 3 2-9-92 20 42. Dangli Α., Rautz Ε. Κ. F. Dif ferent ia l d is t r ibut ion of nonhis tone prote ins f rom poly- tene chromosomes of Drosophila melanogaster a f te r heat shock / / Chromosoma.—· 1983.—88, N 2 . — P . 201—207. 43. Trascription and metabol i sm of RNA from the Drosophila melanogaster hea t shock puff site 93D / J. A. Lengyel , L. J. Ransom, M. L. Graham, M. L. P a r d u e / / Ibid.— 1980.—80, N 3 , — P . 237—253. 44. Bonner J. /., Kerby R. L. RNA polymerase II t ranscr ibes all of the heat shock indu- ced genes of Drosophila melanogaster / / Ibid.— 1982.—85, N 1 . — P . 93—108. 45. In situ hybr id iza t ion of nuclear and cytoplasmic RNA to locus 2-48BC in Drosophila htjdei / N. H. Lubsen, P. J. A. Sondermei jer , M. Pages , C. Alonso / / Ibid.— 1978.— 65, N 3 . — P . 199—212. 46. Sondermeijer P. J. A., Lubsen N. H. The activity of two heat shock loci of Drosophila ht/dei in t issue cul ture cells and sa l ivary g land cells as ana lyzed by in situ hybridi- zat ion of complementa ry D N A / / I b i d . — 1979.—72, N 3 . — P . 281—291. 47. Bisseling T., Berendes H. D., Lubsen N. H. RNA synthes is in puff 2-48BC a f te r expe- r imental induction in Drosophila hydei// Cell.— 1976,—8, N 2 . — P . 299—304. 48. Zinudev I. P., Belyaeva E. S., Semeshin V. F. In fo rmat iona l content of polytene chro- mosomes bands and p u f f / / C R C Crit. Rev. B i o c h e m . — 1 9 8 1 — 1 1 . — P . 303—340. 49. Mohler /., Pardue M. L. Deficiency m a p p i n g of the 93D heat shock locus in Droso- phi!a melanogaster / / Chromosoma.— 1982.—86, N 4 . — P . 457—467. 50. Electron microscopical ana lys is of Drosophila polytene chromosomes . III . M a p p i n g of pu f f s developing f rom one band / V . F. Semeshin, Ε. M. Bar i tcheva, E. S. Belyae- va, I. F. Z i m u l e v / / I b i d . — 1985,—91, N 3 , — P . 234—250. 51. Mohler /., Pardue M. L. Muta t iona l ana lys i s of the region s u r r o u n d i n g the 93D heat shock locus of Drosophila melanogaster / / G e n e t i c s — 1984.—106, N 2 , — P . 249—265. 52. Structure and funct ion in the genome of Drosophila hydei / H. D. Berendes , C. Alon- so, P. J. He lms ing et a l . / / C o l d Sp r ing H a r b o r Symp. Quant . Biol.— 1973.—38.— P. 645—654. 53. Grond C. /., Derksen / . The b a n d i n g pa t t e rn of the sa l ivary g land chromosomes of Drosophila hydei / / Eur. J. Cell Biol.—1983.—30, N 1 . — P . 144—148. 54. Identification of heat shock band 2-48B of Drosophila hydei and de terminat ion of its haploid DNA content / C. J. Grond, F. P. A. M. N. Peters , J. Derksen f M. P l o e g / / Ibid.— 1983.—31, N 2.— P. 150—157. 55. Chromosomal a r r a n g e m e n t of heat shock locus 2-48B in Drosophila hydei / F. P. A. M. N. Peters , C. J. Grond, P. J . A. Sondermei jer , N. H. Lubsen / / C h r o m o s o - ma.— 1982,—85, N 3 . — P . 237—249. 56. DrAessanclro A., Ritossa F., Scalenghe F. Cytological local izat ion of the «ebony» lo- cus in Drosophila / / Drosophi la Inf. Serv.— 1977.—52.— P. 46. 57. Grond C. J., Lubsen N. H., Beck H. Recombinat ion f requency and DNA content of the distal part of the second chromosome of Drosophila hydei S t u r t e v a n t / / E x p e r i e n - tia.— 1982.—38, N 6 . — P . 328—329. 58. Henikcff S. A more convent ional view of the «ebony» g e n e / / D r o s o p h i l a Inf. Serv.— 1980—55.— P. 61. 59. Hovemann B., Walldorf U., Ryseck R.-P. Hea t shock locus 93D of Drosophila mela- nogaster: an RNA with limited coding capaci ty accumula tes precursor t r ansc r ip t s a f te r heat s h o c k / / М о ї . and Gen. Genet .—1986.—204, N 2 . — P . 334—340. 60. Characterization of the ebony locus in Drosophila melanogaster / R. Caizzi, F. Ri- tossa, R.-P. Ryseck et al. / / Ibid.— 1987.—206, N 1 . — P . 66—70. 61. Burma P. K-, Lakhotia S. C. Express ion of 93D heat shock puff of Drosophila mela- nogaster in the deficiency genotvpe and its inf luence on act ivi ty of the 87C puff / / Chromosoma.— 1986.—84, N 4 . — P . 273—278. 62. Cloning of heat shock locus 93D f rom Drosophila melanogaster / U. Wialldorf, S. Rich- ter, R.-P. R y s e c k e t a l . / / E M B O J .—1981.—3, N 11 .—P. 2499—2504. 63. Mierodisseetion and c loning of DNA f rom a specific region of Drosophila melano- gaster polytene chromosomes / F. Scalenghe, E. Turco, J. E. Eds t rom et a l . / / Chro- mosoma.— 1981.—82, N 2 . — P . 205—216. 64. Ryseck R.-P., Walldorf U., Hovemann B. Two m a j o r RNA produc ts яге t ranscr ibed f rom heat shock locus 93D of Drosophila melanogaster / / Ibid.— 1985.—93, N 1.— P. 17—20. 65. The unusual s t ruc ture of heat shock locus 2-48B in Drosophila hydei jV. P. A. M. N. Peters , N. H. Lubsen, U. Walldorf et a l . / / M o l . Gen. Genet .—1984.—197, N 2,— P. 392—398. 66. A Drosophila heat shock locus with a rapidly d iverg ing sequence but a conserved s t r u c t u r e / J . C. Garbe, W. G. Bendena, M. Alfano, M.-L. P a r d u e / / J . Biol. Cliein.— 1986.—261, N 3 6 . — P . 16889—16897. 67. Garbe J. C., Pardue M.-L. Heat shock locus 93D of Drosophila melanogaster: a spli- ced RNA most s t rong ly conserved in the intron sequence / / Proc. Nat . Acad. Sci. USA.—1986,—83, N 6 . — P . 1812—1816. 68. Heal shock loci 93D of Drosophila melanogaster and 2-48B of Drosophila hydei ex- hibit a common s t ruc tura l and t ranscr ip t iona l pa t te rn / R.-P., Ryseck, U. Wal idor f , T. H o f f m a n n , B. H o v e m a n n / / N u c l . Acid Res.—1987,—15, N 8 , — P . 3317—3347. 69. Transposition of mobile genetic e lements in interspecific hybr ids of Drosophila / M. B. Evgen 'ev , G. N. Yenikolopov, N. I. Peunova , Υ. V. * I l v i n / / C h r o m o s o m a . — 1982,—85, N 3 . — P . 375—386. 70. Рассеянные по геному повторяющиеся последовательности у видов Drosophila группы virilis. 1. Рестриктазный анализ, репликация, транскрипция / Е. С. Зелен- ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМНPbI И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. 2\ цова, Р. П. Вашакидзе, Η. И. Пеунова, М. Б. Е в г е н ь е в / / М о л е к у л я р . биология.— 1985.—19, № 5 .—С. 1367—1377. 71. Губенко И. С., Евгеньев М. Б. Районы политенных хромосом Drosophila virilis, со- держащие множественные диспергированные последовательности Д Н К pDvIII / / Генетика.— 1986.—22, № 3 .—С. 457—466. 72. Dispersed repeats in Drosophila virilis: elements mobilized by interspecific hybridi- zat ion / E. C. Zelentsova, R. P . Vashakidze, A. C. Krayev, Μ. B. Evgen 'ev / / Chro- mosoma.— 1986.—93, N 4 . — P . 469—476. 73. Belew K., Brady T. Changes in phenol-soluble nuclear proteins correlated with puff induction in Drosophila hydei / / C e l l D i f f . - 1981.—10, N 2 . — P . 229—235. 74. Evgen'ev M. B., Zatsepina О. I., Titarenko H. Autoregulat ion of heat-shock system in Drosophila melanogaster: analys is of heat shock response in temperature-sensi t ive cell-lethal m u t a n t / / F E B S Lett.— 1985.—188, N 2 . — P . 286—290. 75. The genes coding for 4 snRNAs of Drosophila melanogaster: localization and deter- minat ion of gene numbers / H. P. Salur , T. Schmidt, R. Dudler et al. / / Nucl. Acids Res.— 1983.—11, N 1 .—P. 77—90. 76. Lis J., Prestidge L., Hogness D. S. A novel a r rangement of t andem repeated genes at a m a j o r heat shock site in Drosophila melanogaster / / Cell.— 1978.—14, N 4.— P. 901—919. 77. Kar Chowdhuri D., Lakhotia S. C. Different effects of 93D on 87C heat shock puff activity in Drosophila melanogaster and Drosophila simulans / / Chromosoma.— 1986.—84, N 4 . — P . 279—284. 78. Parker C. S., Topol J. A Drosophila RNA-polymerase II t ranscr ipt ion factor binds to the regula tory site of an hsp70 g e n e / / C e l l . — 1984.—37, N 1 .—P. 273—283. 79. Wu C. An exonuclease protection assay reveals heat shock element and TATA box DNA-binding proteins in crude nuclear e x t r a c t s / / N a t u r e . — 1985.—317, N 6032.— P. 84—87. Институт молекуляр. биологии и генетики АН УССР, Получено 20.04.88 Киев «UNUSUAL» LOCI OF D R O S O P H I L A G E N O M E ACTIVATED BY HEAT SHOCK AND OTHER S T R E S S CONDITIONS (A REVIEW) I. S. Gubenko Ins t i tu te of Molecular Biology and Genetics, Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, Kiev S u m m a г у The 93D heat-shock (lis) locus differs fundamenta l ly from the other well characterized protein-coding hs loci of D. melanogaster. Despite a high level of RNA production, 93D appears to code no ma jo r hs proteins (hsp's) whose genes are mapped in other large hs puffs . A major , 93D-like, puff with the unusua l inducibility characterist ics and specific s t ruc tura l and funct ional features is a component of the hs response in every Drosophila species studied. DNA from «unusual» hs loci of 93D D. melanogaster and 2-48B D. hydei is cloned and characterized. The unique and ne ighbour ing repetitive DNA sequences of the loci are transcribed, but these t ranscr ip ts would probably contain no coding sequences. The u l t ras t ruc tura l fea tures of such loci show considerable evolut ionary conservat ion: 93D D. melanogaster, 2-48B D. hydei and 20CD D. virilis hs puf fs contain giant RNP-par - ticles with specific ant igenic de terminants which are absent in other typical hs puffs . In contrast , the sequence composition of the «unusual» hs loci evolves much fas ter than the sequences coding the ma jo r hsp's. Unusual characterist ics of the unique hs puf f s permit sugges t ing that the funct ion of these loci is conservat ive in spite of divergence at the nucleotide sequence level. 22 ISSN 0233-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1989. Т. 5. № З 2* 22