Явление компенсации дозы было открыто у Drosophila
Кариотипы (т.е. ансамбль хромосом) многих организмов включают пару половых хромосом. У Drosophila самки имеют две половые хромосомы, называемые Х-хромосомами, которые идентичны по форме и генетическому содержанию; обе Х-хромосомы активны во всех соматических клетках. Самцы имеют одну Х-хромосому и хромосому, отличающуюся от X по морфологии и генетической информации, содержащейся в ней, - Y-хромосому ( рис. 16.1 ). На этих половых хромосомах находятся гены, отвечающие за детерминацию пола и половую дифференцировку. Кроме того, - и это особенно справедливо для Х-хромосомы - имеется много генов, участвующих в базовых клеточных функциях "домашнего хозяйства" или в развитии. Самки с двумя Х-хромосомами имеют вдвое больше этих генов; самцы с одной X имеют только одну их дозу. Тем не менее, уровень содержания продуктов большинства этих генов одинаков у двух полов. В начале 1930-х годов этот парадокс был впервые отмечен у Drosophila Меллером (H.J. Muller), когда он изучал содержание глазного пигмента у особей, несущих сцепленные с X мутации частичной утраты функции ( рис. 16.2 ). Меллер рассудил, что должен быть регуляторный механизм, который помогает мухам компенсировать различие между двумя полами в дозе сцепленных с X генов у самцов и самок путем уравнивания уровня продуктов генов, сцепленных с X. Он назвал этот гипотетический регуляторный механизм "компенсацией дозы".
Первое доказательство, что компенсация дозы достигается путем регулирования транскрипции сцепленных с X генов, было получено через 30 с лишним лет Мухерджи и Беерманом (A.S. Mukherjee and W. Beermann). Используя транскрипционную ауторадиографию [transcriptional autoradigraphy] гигантских политенных хромосом из слюнных желез личинок - молекулярную технику, представляющую методический уровень того времени - эти авторы наблюдали, что уровень включения [3Н]уридина единственной Х-хромосомой у самцов и обеими Х-хромосомами у самок был одинаков. Получалось, таким образом, что скорость синтеза РНК единственной Х-хромосомой у самцов была приблизительно вдвое большей, чем скорость синтеза каждой из двух Х-хромосом у самок. Следующий экспериментальный прорыв состоял в том, что Белоте и Лучези (J. Belote and J. Lucchesi) генетически идентифицировали четыре гена с мутациями типа "утраты функции", которые не имели никаких последствий у самок, но были летальными у самцов; последние обнаруживали приблизительно половину нормального уровня включения [3Н]уридина в свою Х-хромосому. Более того, эта Х-хромосома утрачивала свой нормальный более бледный и несколько "раздутый" [puffed] вид, что было истолковано как указание на повышенный уровень транскрипционной активности по отношению к каждой из двух Х-хромосом у самок. Эти результаты заставляли предполагать, что уравнивание продуктов генов, сцепленных с X, достигается удвоением (в среднем) транскрипционной активности Х-хромосомы у самцов, а не снижением вдвое транскрипционной активности каждой Х-хромосомы у самок. Из этих четырех генов два были открыты заново (male-specific lethal 1, msl1 ; и male-specific lethal 2, msl2 ), тогда как другие два (maleiess, mle и male-specific lethal 3, msl3 ) были прежде идентифицированы другими исследователями в природных популяциях (конкретные ссылки, относящиеся к этой ранней фазе исследования компенсации дозы, можно найти у Lucchesi and Manning, 1987 ). Все генные продукты, идентифицированные до сих пор на основе специфичного для самцов летального фенотипа соответствующих мутаций типа "утраты функции", для того чтобы было легче ссылаться на них, называются MSLs (male-specific lethal phenotype).
Следующая фаза в исследовании компенсации дозы началась с клонирования mle, за чем вскоре последовало клонирование трех генов msl в лабораториях Бейкера, Курода и Лучези (В. baker, М. Kuroda and J. Lucchesi). С помощью цитоиммунофлуоресценции обнаружили, что четыре генных продукта связаны идентичным образом в многочисленных сайтах по всей длине политенной Х-хромосомы самцов ( Palmer et al., 1993 ; Bone et al., 1994 ; Gorman et al., 1995 ; Kelley et al., 1995 ; Gu et al., 1998 ; см. рис. 16 ). Это наблюдение и взаимозависимость разных генных продуктов в связывании с Х-хромосомой заставляли предполагать, что они образуют комплекс ( рис. 16.3 ).
