Репрограммирование ядра в клонах у амфибий
С давних пор думали, что наиболее вероятное объяснение возрастающей доли связанных с развитием аномалий, наблюдаемой в экспериментах с пересадкой ядер у амфибий, связано с неполной репликацией ДНК. При нормальном развитии Xenopus пронуклеусы яйцеклетки и спермия начинают удвоение хромосом спустя 20 минут после оплодотворения, и оно завершается 20 минутами позже. В противоположность этому ядрам делящихся клеток в культуре требуется около 6 часов для завершения одного раунда репликации ДНК. Неудивительно поэтому, что часто можно наблюдать продолжение синтеза ДНК пересаженными ядрами соматических клеток гораздо дольше 40 минут после инъекции ядра - вплоть до начала конденсации хромосом для первого митоза. В результате репликция хромосом может быть неполной, и неполностью реплицированные хромосомы разрываются на части, когда трансплантированные ядра вынуждены вступать в свой первый митоз. Фрагменты разорванных хромосом наблюдали в эмбрионах, полученных в результате пересадки ядер ( Di Berardino and Hoffner, 1970 ), и эта несовместимость между скоростью репликации ДНК и клеточного деления в зиготе по сравнению с соматическими ядрами, приводящая к анеуплоидии, по-видимому, скорее всего объясняет многие аномалии развития эмбрионов, полученных путем пересадки ядер, и в особенности высокую долю яйцеклеток, вообще неспособных пройти регулярное дробление; эти последние могут составить до 75% всех яиц, получивших ядра от неделящихся дифференцированных клеток. Было отмечено, что серийные пересадки ядер из частично дробящихся эмбрионов, полученных в результате первой пересадки, часто дают нормальное развитие головастиков (см. выше). Это хорошо объясняется тем, что инкубация ядер соматических клеток в экстракте из яйцеклеток, находящихся в фазе митоза, значительно увеличивает число сайтов начала репликации ДНК, тем самым давая таким ядрам возможность завершить репликацию хромосом быстрее, чем это могут ядра из таких терминально дифференцированных клеток, как эритроциты ( Lemaitre et al., 2005 ).
Два других предположения могут помочь объяснить аномалии ядерных трансплантатов, которые возникают после начала зиготической транскрипции при переходе к средней бластуле. Первое связано с количественной нерегулярностью активации ранних зиготических генов ( Byrne et al., 2003 ), а второе - с сохранением специфичной для донора экспрессии генов в некорректной зародышевой линии эмбрионов- трансплантатов (см. ниже). Однако не было показано, что эти отличия от нормальной экспрессии генов прямо отвечают за наблюдаемые аномалии развития.
