Каппуччинелли - Подвижность живых клеток - 1982, страница 7

Нередко микротрубочки В бывают короче микротрубочек А, н периферические дублеты вблизи конца жгутика переходят в одиночные труоочки (рис. 3.2). Наодиночных микротрубочках А в этой области жгутика выступов нет 1129). Сцециализированная структура — базальное тело,— из которой исходит жгутик, находится в цитоплазме клетки у основания жгутика. Она может быть различна в клетках разных типов, однако при этом основные, общие черты сохраняются.

В базальном теле ресничек Те1га(тугпепа р1гт)огт(з наряду с микротрубочкамн А и В имеются еше микротрубочки С (они образованы десятью протофибрнллами), так что по периферии реснички располагаются не дублеты, а триплеты микротрубочек. Эти триплеты связаны между собой боковыми выступами (поперечными мостиками) и прикреплены к центральному кольцу радиальными спицами (рис. 3.2). Базальное тело реснички или жгутика по своей структуре, похоже на аентриоль животных клеток. И базальное тело, и центриоль действуют как организаторы ассоциации микротрубочек1 в первом случае образуется ресничка илн жгутик, во втором — митотическое веретено.

Еще одна интересная часть жгутика — это так называемый воротничок, кольцевой валик, окружающий основание жгутика там, где он выходит из клетки. В электронный микроскоп на поперечных срезах воротничка в этой области видны волокнистые соединения между периферическими дублетами жгутика и внутренними слоями клеточной мембраны. Они жестко закрепляют микро- трубочки в клеточной мембране и участвуют в движении жгутика. Подвижность ресничек и жгутиков обусловлена свойствами именно аксонемы, но не других компонентов этих органелл (т. е. клеточной мембраны, цитоплазмы и др.).

Это наглядно продемонстрировали Джиббонс и Джиббонс (55), которым удалось получить интактные аксонемы из хвостов сперматозоидов морского ежа (мембраны лнзировали неионным детергентом тритон Х-100) и вызвать движение аксонем, добавив АТР в качестве источника энергии', ' Этот эффект впервые продемонстрировали на глицеринизированных моделях ресничек мерцательного эпителия В. Я. Александров и Н. И, Арронет (ДАН СССР, 1966, 116, 467 — 466).— Прим. ред.

переводи. 43 3.1.2. Микротрубочки сократимого аксостиля 3. Системы подвижности зукариотических клеток Сократнмый аксостиль некоторых жгутиковых — еще один пример подвижной структуры, в которой способность к движению обусловлена микротрубочками. Аксостиль — зто палочковидная или же лентообразная органелла, которая проходит через всю цитоплазму от одного конца клетки до другого (рис. 3.4). Эту структуру впервые описал Грасс, который изучал симбиотических жгутиковых, живущих в кишечнике термитов и древоядных тараканов (61).

Аксостиль способен совершать волнообразные движения, причем волны, возникающие на его переднем конце, распространяются по всему аксостилю к его противоположному концу. В результате форма клетки непрерывно меняется и именно благодаря движению своей поверхности клетка перемещается (62). Аксостили можно извлечь, лизировав клетки с помощью тритона Х-100, и затем очистить от других клеточных ком- Рис. Ззп Сократимый аксостиль Ме1атолайба: а — расположение аксостиля в теле клетки; б — схематическое изображение параллельной упаковка микротрубочек.

3. Системы подвижности эукариотических клеток понентов дифференциальным центрифугированием. Изолированные аксостили, как н аксонемы, способны двигаться при добавлении АТР )99), Что касается ультраструктуры, аксостиль состоит из параллельных листов, каждый из которых построен из множества микротрубочек. Число листов, образующих аксостиль, и число микротрубочек в каждом листе варьируют в зависимости от вида микроорганизма.

Относительно небольшие аксостнли состоят всего из двух- трех листов по 20 — 30 миктротрубочек в каждом, тогда как более крупные аксостили построены нз 20 — 30 листов, в каждом из которых около 150 микротрубочек. Это означает, что суммарное число микротрубочек может варьировать от менее чем 100 до более чем 5000. Листы в аксостиле находятся на расстоянии приблизительно 30 нм друг от друга, а соседние микротрубочкн одного н того же листа — около 40 нм (от центра до центра) 199). Белковые мостики, расположенные в определенном порядке вдоль микротрубочек, соединяют нх между собой в пределах каждого листа, а также, возможно, соединяют и трубочки соседних листов.

Микротрубочки, находящиеся в соседних листах, соединяются, кроме того, динеиновыми ручками (см. рис. 3.4, б). Такая структура подвижна, так как построенные из микротрубочек листы могут скользить друг относительно друга. Аксонемы в аксоподиях солнечника (161), ротовом желобке ресничной инфузории Атаззи1а (163), щупальцах сосущих инфузорий [67, 164), а также мнкротрубочки в хвостах сперматозоидов червеца Р1апососсиз (125) тоже построены из связанных между собой микротрубочек, образующих упорядоченные структуры.

(Для более детального ознакомления с перечисленными выше примерами читателю следует обратиться к оригинальным работам, приведенным в списке цитируемой литературы.) 3.1.3. Цитоплазматические микротрубочки животных клеток За последние десять лет существенно возрос интерес к изучению микротрубачек и микрофнламентов в медикобиологическом аспекте, что способствовало быстрому 43 44 3. Системы подвижности эукзриотических клеток 3. Системы подвижности эукзриотических клеток развитию исследований тонкой структуры и биохимии этих объектов в клетках млекопитающих. Благодаря применению двух методических приемов возможности выявления таких легко повреждаемых структур, как цитоплазматические микротрубочки, чрезвычайно расширились.

Один из этих приемов — альдегидная фиксация (в частности, глутаральдегидом), которая позволяет хорошо сохранять цитоплазматические органеллы (127). В большинстве исследованных клеток нашли образования, весьма сходные с микротрубочками жгутиков по своей тонкой структуре. Оказалось, что митотическое веретено состоит в основном из микротрубочек, они рассеяны также и в цитоплазме, где их распределение зависит от типа клетки. Обычные методы электронной микроскопии не позволяют получить общую картину распределения микротрубочек в цитоплазме, интерфазной клетки; приходится применять трудоемкий метод трехмерной реконструкции по серии последовательных срезов.

Такую реконструкцию удалось осуществить с помощью флуоресцирующих антител на тубулин: клетки, приклеенные к предметному стеклу, обрабатывают флуоресцирующими антителами, которые специфически окрашивают только тубулин, это позволяет увидеть цитоплазматические микротрубочки в микроскоп в ультрафиолетовом свете (51, 172). Вначале для выработки антител использовали тубулин из хвостов сперматозоидов морского ежа $(гопду1осеп1го(из ригрига(из (эти антитела дают перекрестную реакцию преципитации с тубулнном млекопитающих, что указывает на высокую консервативность аминокислотпой последовательности тубу- лина в процессе эволюции).

В последнее время для этого стали применять высокоочищенный препарат тубулина из мозга млекопитающих; с помощью выработанных против него антител удалось подтвердить и дополнить ранее полученные данные о распределении микротрубочек в цитоплазме различных клеток. В качестве примера 1п у(уо мы рассмотрим микротубулярную структуру в культуре животных клеток. В цитоплазме фибробластов в состоянии интерфазы обнаруживается огромное количество тончайших волоконец одинакового диаметра.

Часто эти волоконца радиусами Рис. 3.3. Распределение микротрубочек в цитоплззме клетки нз резных фазах жизненного цикла (дзнные получены с помощью флуоресцирующих антител): а — интерфззз: микротрубочки образуют в цитоп лззме тонкую сеть; б — профззз: флуоресцеиция сосредото— лоесчена в области центриолей; в — метзфззз и г — визфззз: ф у р пируют микротрубочки митотического веретена; д — дочерние клетки расходятся: флуоресценция видна только в соединительном мостике между ними.

расходятся от ядра, почти достигая поверхности клетки; иногда они образуют неупорядоченные пучки, которые располагаются параллельно цитоплазматической мембране, что особенно заметно в местах выпячивания псевдоподий (рис. 3.5). Если разрушить мнкротрубочки колхнцином, снижением температуры или повыщением давления, волоконца исчезают и клетка теряет свою форму. Когда действие этих ингибиторов прекращается, структура микротрубочек восстанавливается и клетка вновь обретает нормальную форму (171, 172). В клетке, приближающейся к моменту деления, флуоресценция цито- плазмы (обусловленная флуоресцирующими антителамн на тубулин микротрубочек) сгущается возле ядерной мембраны — в двух противолежащих областях, соот- 46 3, Системы подвижности эукариотических клеток 3.