А. Фултон - Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки (1120983), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

Клетки по меньшей мере одного типа перестраивают аналогичным образом свои виментиновые филаменты. Таким образом, характер пересгройки промежуточных филаментов зависит от типа клетки. Самая сильная перестройка системы микротрубочек происходит в тех клетках, которые округляются в митозе. Развитая система микротрубочек разрушается в них, н вместо нее образуется состоящее из микротрубочек веретено деления.

Веретено осуществляет разделение хромосом; объяснить его пространственную организацию и механические свойства с точки зрения биохимии крайне трудно [175 — 177]. В профазе хромосомы конденсируются и вовлекаются в скачкообразное движение в области между двумя центриолями и ассоциированным с ними материалом. Скачкообразное движение хромосом сопровождается аналогичным движением других частиц, Микротрубочки растут от полюсов митоза и имеют одинаковую полярность: с полюсами ассоциирован их медленно растущий конец, тогда как быстро растущий конец располагается дистально 1178, 1791. Микротрубочки контактируют с кинетохорами хромосом.

Лишь после того, как кинетохоры вступают в контакт с микротрубочками, идущими от обоих полюсов, хромосомы прекращают скачкообразное движение и становятся неподвижными. После фиксации таким способом положения всех хромосом из них образуется метафазная пластинка в экваториальной плоскости веретена. В это время другие частицы, присутствующие в данном районе, продолжают скачкообразное движение.

Сразу после разделения сестринских хроматид начинаются два типа движения: 1) хромосомы ~ 4, Хореография Чигогкеяета . 97 приближаются к полюсам (анафаза А); 2) полюсы веретена удаляются друг от друга (анафаза В). Простой и ясной связи между этими формами анафазиого движения нет; их регуляция осуществляется, вероятно, независимо, Анафазное движение продолжается до тех пор, пока хромосомы не достигнут полюсов; затем хромосомы собираются вместе и начинается формирование ядра. Механика этого процесса остается загадочной, Скачкообразное движение хромосом в профазе не может осуществляться микротрубочками, которые в это время еще не контактируют с хромосомами.

Более вероятно то, что скачкообразное движение хромосом 'опосредуется ядерным матриксом. Стабилизация в метафазе указывает, очевидно, на существование в это время равновесия действующих сил, т. е. что противоположные полюсы веретена оказывают одинаковое механическое воздействие на каждую отдельную хромосому. Интересно, что если с помощью облучения лазером нарушить связь метафазной хромосомы с одним из полюсов, она немедленно начнет двигаться к другому полюсу, к которому она по-прежнему прикреплена.

Предлагаемые модели хромосомного движения в анафазе должны как минимум давать объяснение, во-первых, способности хромосом оставаться неподвижными в ожидании анафазы и, вовторых, одинаковой полярности микротрубочек в полу- веретене. Описанные результаты были получены сравнительно недавно, их объяснение представляет основную трудность' для ряда ранних теорий анафазного движения. Простейшая модель, согласующаяся с этими результатами, предполагает, что механохимическим элементом, функционирующим в анафазе, является кинетохор, перемещающийся вдоль микротрубочек [180).

Некоторые из ранее предложенных моделей могуг быть с большей или меньшей определенностью отвергнуты из-за того, что митотическое веретено не чувствительно ни к цитохалазину, ни к антимиозиновым антителам, ни к препаратам, избирательно действующим на актин [175]. В настоящее время с большей или меньшей степенью уверенности можно отклонить также все модели, постулирующие антипараллельную ориентацию микротрубочек в веретене. 4. Хореография цитаскеяета Рис 4.2. Микрофотография питоскелетной сети клетки РГК, (просвечивающая электронная микроскопия), демонстрирующая ядерный матрикс во время митоаа. Многие процессы, происходящие во время митоза, требуют энергии. Ингибиторы метаболизма останавливают скачкообразное движение в прометафазе.

Расхождение полюсов веретена явно зависит от источников энергии как 1п ч)чо, так и 1и ч11го. Сообщалось о том, что движение хромосом к полюсам в препарате лизированных клеток не требует энергии [181), но, возможно, движение в таком препарате осуществлялось лишь эластическими элементами, судя по тому что оно было более медлейным, чем в живых клетках, Роль в веретене элементов цитоскелета, отличных от микротрубочек, в настоящее время только начинает осознаваться. Характер расположения небольших фнбриллярных элементов веретена указывает на возможность их участия в хромосомном движении (рис. 4.2). 4. Хареаграфие цитаекелета Форма клетки зависит от находящихся в данный момент в полимеризованном состоянии элементов цнтоскелета.

Существуют два экспериментальных подхода к исследованию сборки интерфазного цитоскелета, но каждый из них имеет свои ограничения, Один состоит в том, что в клетки вводится путем микроинъекции флуоресцентно меченный белок, способный участвовать в сборке цитоскелетных структур 1п ч11го 1182 — 186].

Виутриклеточная локализация этого белка изучается затем с помощью световой микроскопии. Структуры, идентифицированные таким образом, почти никогда не бывают артефактом, поскольку они выявляются также методом иммунофлуоресценцни. Метод микроииъекций страдает некоторыми недостатками. С его помощью можно идентифицировать только такие цитоскелетные структуры, у которых происходит обмен мономерамн с растворимой фазой. Стабильные структуры, у которых не происходит заметного обмена в течение нескольких часов, таким методом выявить нельзя.

Метод микроинъекций не позволяет также различить процессы сборки и обмена, После инъекции сначала видна диффузная флуоресценция, которая затем локализуется в определенных точках; такая картина равно согласуется и с предположением о том, что происходит сборка структур, способных к 'обмену, и с предположением о том, что инъецированный белок связывается с ограниченным числом связывающих участков, Различать эти возможности позволяет изучение кинетики процесса. Еще один недостаток рассматриваемого метода состоит в том, что на флуоресцентной картине размеры структур кажутся увеличенными по сравнению с действительными. Относительно результатов, получаемых данным методом, заметим также следующее; 1) выявляемые им структуры, как правило, не являются артефактом; 2) скорость, с которой выявляются структуры в опыте, отличается от скорости их формирования в клетке; 3) в некоторых случаях наблюдаемая картина зависит от типа клеток [184); 4) определенное для микротрубочек направление сборки согласуется с тем фактом, что их быстро растущий конец является дистальным; 5) наиболее подвижная форма актина, которую можно обнаружить в клетках 4.

Хореография Читоекелета этим методом, имеет ббльшие размеры, чем актиновые мономеры, что указывает на отсутствие в клетке (или присутствие очень небольшого количества) свободного гл-антика [186] (указанная форма может представлять собой олигомеры актина или актин, ассоциированный со специфическими белками). Другой метод, обладающий соответственно иными недостатками, состоит в печении клеток 1п ч1чо [гг61 -метионином и последующем изучении белков с помощью радиоавтографии или биохнмически.

Значительная доля меченых цитоскелетных белков обнаруживается' в составе цитоскелета в районе полирибосом; со временем расположение этих белков меняется, при условии что продолжается белковый синтез [65[. В крупных и симметричных клетках белки перемещаются в виде волны в направлении к центру аналогично медленному транспорту в аксоне [22[. С помощью мечения цитоскелета ш ч11го показано, что многие из белков связываются с ним нечувствительным к пуромицину образом еще до полного завершения трансляции [187[. Поскольку при применении этого метода клетки экстрагируют в течение нескольких минут, те цитоскелетные белки, обмен которых происходит быстрее, ие будут обнаруживаться в соответствующих цитоскелетных структурах. 4.6.

Цитоскелет и экспрессия генов Между цитоскелетом и экспрессией генов взаимосвязь двоякая, синтез самих цитоскелетных белков в клетке также регулируется. В процессе эмбрионального развития происходит смена изоформ белков всех трех основных систем филаментов, Механизм регуляции спектра изоформ пока неясен. Кратковременная, «текущая» регуляция генов цито- скелетных белков доступна экспериментальному изучению на культивируемых клетках, Свободный тубулин, вероятно, обменивается в клетке с полимерными структурами, и можно предположить, что активность его генов определяется уровнем свободного тубулнна, Агенты, вызывающие увеличение концентрации свободного тубу- 4, Хореография цитоокелета г01 лина, подавляют его синтез, а те агенты, которые переводят его в полимерное состояние [в микротрубочки или паракрнсталлы), синтез стимулируют [188, 189[.

Изменение синтеза тубулина сопровождается изменением уровня мРНК, однако активность генов в ядре, как показали исследования, при этом не изменяется [190[. Экспрессия актиновых генов зависит от формы клетки. У клеток ЗТ6 в суспензии синтез белков подавляется, особенно сильно прн этом снижается синтез актина. После возвращения клеток на субстрат в них восстанавливается нормальная интенсивность синтеза белков, На ранних стадиях распластывания наблюдается даже некоторое перепроизводство актина [19Ц . Изменение синтеза актива имеет место и прн продолжительном действии на клетки цитохалазина Р. Через сутки инкубацни с цитохалазином возрастают как абсолютное содержание актина в клетке, так и относительная скорость синтеза актина.

Характеристики

Список файлов книги