obshaya_tsitologia (1120994), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Общий объем ядрышка удваивается в S-G2-фазах. Внекоторых случаях в профазе (культуры клеток человека) при конденсациихромосом крупные ядрышки распадаются на более мелкие, которые в митозеисчезают.На самом деле никакого полного исчезновения, или «растворения»ядрышка нет: происходит изменение его структуры, редукция одной частиего компонентов при сохранении другой. Так было показано, чтоаргентофильные гранулы в интерфазных ядрышках, обнаруживаемые всветовом микроскопе начинают в профазе сливаться друг с другом,одновременно уменьшаясь в объеме, минимальный размер они занимают вметафазе, локализуясь в зонах ядрышковых организаторов хромосом. Втаком виде они существуют до средней телофазы, когда выявляются в видеотдельныхмножественных«предъядрышек»,разбросанныхсреди183деконденсированныххромосом.Ужевконцетелофазытакиеаргентофильные предъядрышки начинают расти.
Таким образом можновидеть, что во время митоза исчезновению подвергается только частьядрышкового компонента, в то время как аргентофильный компонентсохраняется, постоянно существует во время митоза и переносится нахромосомах в дочерние ядра.Радиоавтографическимиисследованиямибылопоказано,чтоисчезновение ядрышек совпадает с прекращением синтеза клеточной (восновном рибосомной) РНК, который возобновляется в поздней телофазе,совпадая по времени с появлением новых ядрышек.Кроме того было обнаружено, что активность РНК-полимеразы I такжеисчезает на средних стадиях митоза. Это давало основание считать, чтоновообразование ядрышек связано с восстановление синтеза рРНК вдочерних клетках.Но с другой стороны существуют факты, указывающие на перманентное,постоянное присутствие ядрышковых компонентов течение всего клеточногоцикла.
Это относится к Ag-фильному материалу ядрышек в первую очередь.Цитологи начала ХХ века часто наблюдали во время митоза появлениекакого-то нехроматинового материала, окружающего каждую хромосому.Этот материал или «матрикс» митотических хромосом, как считали, могиметь ядрышковое происхождение и его роль могла заключаться в том, чтоон может служить источником новых ядрышек в дочерних ядрах послемитоза.Электронная микроскопия показала, что «матрикс» – нехроматиновыйкомпонент митотических хромосом, состоящий из скопления рыхлорасположенных фибрилл и гранул, имеющих рибонуклеопротеиднуюприроду, морфологически сходных с компонентами, входящими в составинтерфазных ядрышек, выявляется в условиях конденсации митотическиххромосом как растительного, так и животного происхождения.
При этом184некоторые компоненты ядрышек диссоциируют и уходят в цитоплазму(большая часть РНП-частиц), в то время как другие тесно связываются споверхностью хромосом, образуя основу «матрикса» или, как этоткомпонент теперь называют, основу периферического хромосомногоматериала (ПХМ) (рис. 93). Этот фибриллярно-гранулярный материал,синтезированный до митоза, переносится хромосомами в дочерние клетки. Вранней телофазе еще в отсутствие синтеза РНК по мере деконденсациихромосом происходит структурное перераспределение компонентов ПХМ.Его фибриллярные компоненты начинают собираться в мелкие ассоциаты –предъядрышки, которые могут сливаться друг с другом, собираться в зонеядрышковогоорганизаторахромосомвпозднейтелофазе,гдевозобновляется транскрипция рРНК.Новый этап в изучении периферического материала митотическиххромосом связан с использованием иммуноцитохимических методоввыявленияядрышковыхбелков.Былопоказано,чтомитотическиехромосомы действительно участвуют в переносе в дочерние клетки белковядрышек, белков ядерного остова, так и различных РНП.
Так былоустановлено, что ядрышковые белки, участвующие в транскрипции рРНК(РНК-полимераза I, топоизомераза I, фактор инициации транскрипции UBFидр.), аккумулируются в зоне ядрышкового организатора, в то время какбелки, связанные с процессингом пре=рРНК (фибрилларин, нуклеолин, В23), а также некоторая часть пре-рРНК и малые ядрышковые РНПпереносятсяповерхностьюхромосомвсоставепериферическогохромосомного материала (рис. 94).Кроме того в состав ПХМ могут входить некоторые негистоновые белкииз состава ядерного интерфазного остова (рис.95).Следовательно митотические хромосомы участвуют не только в ихглавной функции – перенос генетического материала в виде ДНК – но, крометого, участвуют в переносе целого ряда белков и РНК (рис.
96).185Биологический смысл появления ПХМ на поверхности митотическиххромосом может заключаться в том, что переносимые хромосомами белки неявляются случайными «пассажирами», а представляют собой комплексбелковразноготранскрипции,происхождения:процессингаферментырРНК,исборкифакторыядрышковойрибосом,незрелыепредшественники рибосом и, кроме того, белки ядерного и ядрышковогоматрикса, также содержащие малые ядерные РНП и все компоненты,связанные с образованием нерибосомных РНК, с их сплайсингом и др.Другими словами, ПХМ переносит в новые ядра многие белковыекомпонентыиферменты,чтосоздаетусловия,необходимыедляфорсированного возобновления синтеза и созревания как рибосом, так исинтеза информационных РНК.
Митотическая хромосома переносит в новоеядро не только генетическую информацию в виде ДНК хроматина, но инеобходимые компоненты синтетического аппарата, готового к активациитранскрипции в новом клеточном цикле. Хромосома при клеточномделении»все свое несет с собой» – как гласит латинская поговорка.Глава 9. Нерибосомные продукты клеточного ядраТранскрипция нерибосмных геновИнформационные РНК образуются при участии РНК-полимеразы II,начинающей синтез со стартовой точки транскрипционной единицы, икончая его в точке терминации. При этом образуется одна молекула РНК,транскрипт–предшественникинформационнойРНК.Размертранскрипционных единиц разных генов может значительно варьировать от6 тыс. до 200 тыс.
нуклеотидов. Поэтому суммарная фракция РНК,синтезированная на разных генах содержит молекулы различной длины. Этапервично синтезированная РНК или т.н. гетерогенная ядерная РНК (гяРНК),встречается только в ядре и не обнаруживается в цитоплазме. В цитоплазмупопадает уже информационная РНК, образующаяся в результате изменений вядре первичных транскриптов РНК (гяРНК).186Величина гяРНК в несколько раз больше той, которая требуется длясинтеза белков: для синтеза «среднего белка», состоящего из 400аминокислот, необходима матричная РНК в 1200 нуклеотидов.
На самомделе величины информационных РНК в составе синтезирующих белокполисом в несколько раз короче первичных транскриптов. Это укорочениеявляется результатом «созревания» гяРНК, процессинга, но иного характера,чем процессинг рибосомных РНК. Структура гена эукариотов оказаласьсостоящей из чередующихся последовательностей нуклеотидов, т.н. экзонови интронов. Экзоны – участки ДНК, которые обладают кодирующейинформацией и входят в состав информационных РНК, а интроны содержатпоследовательности, не входящие в информационную РНК. Первичныйтранскрипт РНК содержит полную копию гена, включает в себя всепоследовательностииэкзоныиинтроны.Интронывпоследствиивырезаются из первичного транскрипта, концы же фрагментов РНКсшиваютсяковалентно,чтоприводиткобщемуукорачиваниюобразовавшейся молекулы информационной РНК.
Этот процесс получилназвание сплайсинга. Так как большинство генов млекопитающих содержитбольшее число интронов, чем экзонов, процесс сплайсинга РНК приводит ктому, что очень длинные молекулы гяРНК (первичных транскриптов,содержащих более чем 50 000 нуклеотидов) укорачиваются до длиныцитоплазматических иРНК (обычно от 500 до 3000 нуклеотидов длиной)(рис. 97).По мере синтеза и роста гяРНК, она связывается с рядом ядерных белков,образуя гяРНП-частицы (гетерогенные ядерные рибонуклеопротеиновыечастицы).
При этом высокомолекулярная гяРНК в ядрах наматывается наглобулярные белковые частицы, информоферы. На каждый информаферприходится отрезок РНК длиной около 500-600 нуклеотидов. Такой комплексинформофера и РНК образует мономер или 30S частицу. В состав каждогоинформофера входит более 30 белковых молекул информатина. Таким187образом первичный транскрипт структурного гена, отвечающего заобразованиеинформационнойРНК,представляетсобойгигантскуюмолекулу гяРНК, связанную со множеством белковых частиц, информофер.Считается, что участки гяРНК, между информоферами, могут бытьиспользованы для сплайсинга с помощью специальных белковых комплексов– сплайсосом. В состав сплайсосом входит 5-7 малых ядерныхрибонуклеопротеидов (snRNP).Эти особые малые ядерные РНП (мяРНП)представляют собой РНП-частицы (U1, U2, U5, U4, U6 snRNP) с константойседиментации около 10S.
В каждой частице содержится одна малая молекулаРНК (90-400 нуклеотидов) и около семи молекул белка. Так что сплайсосомапредставляет собой крупный рибонуклеопротеидный комплекс величиной,сравнимой с рибосомой (константа седиментации около 60S).При синтезе гяРНК и после него сплайсосомы связываются с цепью РНК вместах на границе между экзонами и интронами, специфически узнавая этиместа, производят разрыв в основании петлиинтрона, сшивают свободныеконцы (рис. 98).
Таким способом участки интронных последовательностейвычленяются из состава первичного транскрипта, а затем быстродеградируют в ядре. В результате этого процесса длина результирующеймолекулы РНК может укорачиваться в несколько раз. Так, например, размергена белка тироглобулина включает 300 тыс. нуклеотитов, размер же иРНКдля этого белка составляет всего 8,7 тыс. нуклеотидов из-за того, что всоставе гена включены 36 интронных последовательностей, т.е.
происходитукорочение молекул РНК более чем в 30 раз. Размер гена каталазы равен 34т.п.н., а размер иРНК – 1,6 т.п.н. Величина овальбуминового гена у птицсоставляет 7,5 т.п.н., а соответствующая этому гену зрелая иРНК – всего 1,8т.п.н. Обычно иРНК в 2,5-10 раз короче первичного транскрипта, гяРНК.Считается, что после созревания иРНК, при переходе ее из ядра вцитоплазму теряет белки, входящие в состав информофера, «переодевается»в ядерной поре, а белки информофер остаются в ядре.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
