obshaya_tsitologia (1120994), страница 34
Текст из файла (страница 34)
В ядре при этом контрастно выделяютсяразнообразные РНП, содержащиеся в основном объеме ядра и ядрышка. Приэтом в ядрышках интенсивно окрашены многочисленные гранулы, ониокрашены так же, как рибосомы цитоплазмы. Окрашенным является плотныйфибриллярныйкомпонент,внутриядрышковыйифибриллярныеоколоядрышковыйцентрыхроматинокрашенывыглядятслабее,асветлыми.Следовательно можно предположить, что как гранулярный компонент, которыйскорее всего представляет субъединицы рибосом, так и плотный фибриллярныйкомпонент содержат РНК.Так при короткой пульсовой метке тритированным уридином (3H-уридин),первые следы мечения обнаруживались сначала (через 1-15 мин) в плотномфибриллярном компоненте (ПФК), а затем (до 30 мин) меченым оказывалсягранулярный компонент (ГК). Важно отметить, что в фибриллярных центрах(ФЦ) метка не обнаруживалась. Из этого наблюдения был сделан вывод, что 45Sпре-рРНК синтезируется в области плотного фибриллярного компонента, агранулярный компонент ядрышка соответствует прерибосомным частицам(55S-, 40S РНП).Оставался открытым вопрос о природе фибриллярных центров, окруженныхплотными РНК-содержащими фибриллами.
Было обнаружено с помощьюразличных методов (специфическое окрашивание с помощью осмий-амина,ДНКазы, меченной золотом, связыванием меченого актиномицина, прямоймолекулярной гибридизацией с меченой рДНК), что в составе фибриллярных173центров находится ДНК, ответственная за синтез рРНК. Зоны фибриллярныхцентров отличаются от остального хроматина тем, что состоят из тонкиххроматиновых фибрилл, значительно обедненных гистоном HI (что показано спомощью меченных коллоидным золотом антител).Эти исследования позволили связать друг с другом данные молекулярнойорганизации транскрибируемых рибосомных генов с данными морфологииядрышек и выяснить топологию в объеме ядрышка процесса синтезарибосомной РНК и образования рибосом.По модели, предложенной Жоссеном (1984), в фибриллярных центрахрасположены неактивные рибосомные гены и, возможно, спейсерные участки.Транскрипция пре-рРНК происходит по периферии фибриллярных центров, гдеплотный фибриллярный компонент и представляет собой 45S пре-рРНК,располагающиеся в виде “елочек” на деконденсированных участках рДНК (рис.89).
После завершения транскрипции 45S РНК теряет связь с транскрипционнойединицей на ДНК в зоне плотного фибриллярного компонента, каким-то ещенепонятным образом переходит в гранулярную зону, где и происходитпроцессинг рРНК, образование и созревание рибосомных субъединиц.Фибриллярный центр и ядрышковый организаторСтроениеихимическиехарактеристикиФЦоказалисьпрактическиодинаковыми с таковыми ядрышковых организаторов митотических хромосом.И те и другие построены из тесно ассоциированных фибрилл, толщиной 6-10нм; и те и другие обладают характерной особенностью - окрашиваться солямисеребра, что зависит от наличия особых ядрышковых белков, содержат РНКполимеразу I.Однако число ФЦ в интерфазных ядрышках, не соответствует числуядрышковых организаторов в митозе.
Так в клетках культуры СПЭВ число ФЦможет быть в 2-4 раза выше, чем число ядрышковых организаторов (см. табл.11).174Таблица 11. Количество ядрышек (ЯК), фибриллярных центров (ФЦ) в G0- иG2-периодах и во время митозаСреднееСреднееОбщийОбщийСреднийчислочислообъемобъемобъемЯКФЦЯК, мкм3ФЦ,одногомкм3ФЦ,G0-2,378,050,212мкм30,033периодG2-2,333,723,430,4300,014периодМитоз-6-8-0,20,025Более того, количество ФЦ возрастает по мере увеличения плоидности клетки(G2, 4n) и транскрипционной ее активности. При этом уменьшается величинакаждого отдельного фибриллярного центра. Однако суммарные объемы ФЦ припересчете на гаплоидный хромосомный набор остаются постоянными винтерфазе, но превышают это число вдвое по сравнению метафазой.
Другимисловами при активации синтеза рРНК наблюдается такое изменение числа ФЦ иих размеров, которое может говорить о какой-то фрагментации исходных ФЦ вотносительно мало активных ядрышках.Противоположная картина наблюдается при затухании синтетическихпроцессов в дифференцирующихся клетках эритроидного ряда мышей (табл.12). При этом видно, что в размножающихся и активно синтезирующихгемоглобин проэритробластах количество фибриллярных центров зависит отплоидности клетки (88 в G1-фазе, 118 в G2-фазе клеточного цикла), размериндивидуальных ФЦ изменяется мало. После прекращения размножения этихклеток и падении их синтетической активности резко меняются параметрыядрышка. Их объем, уже начиная со стадии базофильного эритробластауменьшается в 4-5 раз, а на конечной стадии дифференцировки (нормобласт) - в175сотню раз.
При этом резко падает число ФЦ (10-40 раз) и возрастает объемпочти в 10 раз величины отдельного фибриллярного центра.Таблица 12. Количество фибриллярных центров (ФЦ) и значения их размеровпри эритропоэзе в печени зародышей мышиСтадияСреднийСреднееСреднийСреднийСуммарныйдифферен-объемкол-водиаметробъемобъем ФЦ,цировкиядрышек, ФЦФЦ, мкм3ФЦ, мкм3мкм3Проэритробламкм317,7880,20,00420,369ст (2 с ДНК)Проэритробла29,41180,230,00640,749ст (4 с ДНК)Базофильный4,580,350,02480,1700,54,30,40,02590,1100,1022,70,420,040,102эритробласт(2 с ДНК)Полихроматофильныйэритробласт(2 с ДНК)Нормобласт(2 с ДНК)Исходя из этих наблюдений можно так представить общую схему активации иинактивации ядрышка (рис.
90) на примере одного ядрышкового организатора.В неактивной форме ядрышковый организатор представлен в виде одногокрупного фибриллярного центра, включающего в себя компактно уложеннуючасть цепи хромосомной ДНК, несущей тандемно расположенные рибосомныегены (транскрипционные единицы). В начале активации ядрышка происходитдеконденсация р-генов на периферии такого фибриллярного центра, эти р-гены176начинают транскрибироваться, на них образуются РНП-транскрипты, которыепри созревании дают начало появлению гранул - предшественников рибосом попериферии активированного ядрышка.
По мере усиления транскрипции единыйфибриллярный центр как бы распадается на ряд более мелких фибриллярныхцентров, связанных друг с другом полностью декомпактизованными участкамирДНК. Чем выше транскрипционная активность ядрышка, тем больше числомелких, связанных друг с другом фибриллярных центров, окруженных плотнымфибриллярным компонентом (ПФК), содержащим 45S рРНК.
При полнойактивации ядрышка все мелкие фибриллярные центры деконденсируются; вэтом случае зоны плотного фибриллярного компонента содержат всю рДНК,находящуюсявактивномсостоянии.Такаяструктуранаблюдаетсяуамплифицированных ядрышек растущих ооцитов. В случае инактивацииядрышка происходит постепенная конденсация рДНК, снова образуютсяфибриллярные центры, они объединяются друг с другом, величина их растетпараллельно уменьшению доли ПФК. При полной инактивации, как в случаенормобластов, ядрышко представлено одним крупным (4-5 мкм) сферическимФЦ,безсопутствующеготранскрипцииПФК:оноокруженозонойконденсированного хроматина. Такое инактивированное ядрышко сходно посвоим структурным особенностям с ядрышковым организатором в составемитотических хромосом.Структурные типы ядрышекПриведенные выше описания дают основу для понимания разнообразиястроения ядрышек в клетках с соответствующим уровнем синтеза рРНК.
Однакокроме различной степени выраженности гранулярного и фибриллярныхкомпонентов существуют и иные варианты структурной организации ядрышек.Обычно различают несколько структурных типов ядрышек: ретикулярный илинуклеолонемный,компактный,кольцевидный,остаточный(покоящийся),сегрегированный (рис. 91).177Ретикулярный тип ядрышка наиболее характерен для большинства клеток,длянегосвойственнонуклеолонемноестроение,обилиегранулифибриллярного плотного материала. Во многих случаях фибриллярные центрывыявляются плохо, вероятно из-за высокого уровня транскрипции.
Этот типядрышек встречается в клетках животных и растений. Так, например,ретикулярный тип ядрышка, свойственный гигантским политенным хромосомамдвукрылых насекомых, очень сходен с таковым на гигантских хромосомахантиподиальных клеток ячменя.Компактныйтипвыраженностьюфибриллярныхядрышкаотличаетсянуклеолонемы,центров.Такиеотпредыдущегобольшейчастотойядрышкихарактерныменьшейвстречаемостидляактивноразмножающихся клеток (клетки растительных меристем, клетки культурыткани и др.). Вероятно, что оба эти типа могут переходить друг в друга, вовсяком случае, они чаще всего встречаются в клетках с высоким уровнемсинтеза РНК и белка.Кольцевидные ядрышки встречаются в клетках животных. В световоммикроскопе они имеют форму кольца с оптически светлой центральной зоной это фибриллярный центр, окруженный РНП-фибриллами и гранулами. Размерэтих ядрышек составляет около 1 мкм.
Типичные кольцевидные ядрышкихарактерны для лимфоцитов, эндотелиоцитов,т.е. для клеток с относительнонизким уровнем транскрипции.Остаточные ядрышки характерны для клеток полностью потерявшихспособность к синтезу рРНК (нормобласты, дифференцированные энтероциты,клетки шиповатого слоя кожного эпителия и др.). Часто они настолько малы итак окружены конденсированным хроматином, что с трудом обнаруживаются всветовом микроскопе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
