obshaya_tsitologia (1120994), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Так, например, пристимуляции образования γ-глобулинов в плазмоцитах первые продуктыклеточной активности локализуются в перинуклеарном пространстве, апотом начинают появляться в полостях ЭПР. У большинства животных ирастительных клеток внешняя мембрана ядерной оболочки не представляетсобой идеально ровную поверхность - она может образовывать различнойвеличины выпячивания или выросты в сторону цитоплазмы.Внутренняя мембрана ядерной оболочки рибосом на своей поверхностине имеет, но связана с фиброзным слоем, ядерной ламиной (Lamina nucleumlimitans), которая, в свою очередь, заякоревает хроматин на ядернойоболочке. Связь хроматина с внутренней мембраной оболочки является еехарактерной особенностью, хотя существуют примеры, когда эти связинарушаются при сохранении целостности ядерной оболочки.
Так, например,в ооцитах амфибий на стадии диплотены все хромосомы собираются вцентре ядра и полностью теряют связь с ядерной оболочкой. С другойстороны, при делении клеток с т.н. закрытым типом митоза большая частьвнутренней ядерной мембраны теряет связь с хроматином.О специфичности белков ламины уже говорилось в разделе “Ядерныйбелковый матрикс”, здесь же необходимо еще раз подчеркнуть, что этифибриллярные белки не образуют неизменную структуру. Фиброзный слойламины все время перестраивается, особенно в связи с ростом поверхностиядра, во время клеточного цикла.
Характерные для внутренней ядерноймембраны белки ламины A, C и B относятся к фибриллярным белкам V типа200промежуточных филаментов (см. ниже), их фибриллярные мономеры могутобразовывать димеры, тетрамеры, а последние образуют фибриллытолщиной около 10 нм. Со стороны кариоплазмы под внутренней ядерноймембранойтакиефибриллыобразуютортогональныеструктуры,чередующиеся с рыхло расположенной сетью этих же фибрилл.Белки ламины с мембраной связаны двояким образом. Так ламин B послесинтеза модифицируется добавлением гидрофобной изопентильной группывблизи C-конца.
Эта липофильная группа встраивается в слой мембраны икак бы заякоревает ламину на мембране. Кроме того целый рядинтегральных белков внутренней ядерной мембраны (LBR, LAR, эмерин идр.) также закрепляют ламины посредством дополнительных белков,входящих в состав этого фиброзного слоя. Эти же белки участвуют всвязывании ядерной мембраны с хроматином.Наиболее характерной и бросающейся в глаза структурой в составеядерной оболочки является ядерная пора. Поры в оболочке образуются засчет двух ядерных мембран в виде округлых сквозных отверстий илиперфораций с диаметром около 100 нм.
При альдегидной фиксации или прииспользовании метода замораживания и скалывания в электронноммикроскопе видно, что округлое сквозное отверстие в ядерной оболочкезаполнено сложно организованными глобулярными и фибриллярнымиструктурами (рис. 107). Совокупность мембранных перфораций и этихструктур называют комплексом пор ядра. Тем самым подчеркивается, чтоядерная пора не просто сквозная дыра в ядерной оболочке, через которуюнепосредственновеществаядраицитоплазмымогутсообщаться.Компоненты комплекса пор имеют белковую природу.Ядерный поровый комплекс (ЯПК или NPC - nuclear pore complex)представляет собой супрамолекулярную структуру с м.в.
более 125 х 106 Да,состоящую из более 1000 белков, масса которых в 30 раз больше чем201рибосома. Белки ЯПК носят название нуклеопоринов 50-100 видов. Этибелки собраны примерно в 12 субкомплексов.В последнее время удалось получить отчетливые изображения ЯПК вэлектронном микроскопе, что дает возможность понять их структурнуюорганизацию. Внешний диаметр порового комплекса составляет около 100нм, а высота - 75 нм. В целом он представляет собой цилиндрическуюфигуру с признаками октогональной симметрии.
Несмотря на оченьвпечатляющие изображения выделенных ЯПК, разные авторы дают разныесхемы строения этого сложного комплекса, обладающего симметриейвосьмого порядка.Если посмотреть на ЯПК в плане на ультратонком срезе, то бросается вглаза, что его периферия представлена восьмью глобулами (рис. 108, 109).На выделенных же ЯПК в первую очередь видны кольчатые структуры. Отпериферических компонентов ЯПК в сторону цитоплазмы простираютсяфибриллярные выросты. Со стороны ядра тоже фибриллярные выростыобразуют корзинкоподобную структуру, связанную терминальным кольцом.В большинстве моделей центр цилиндрической фигуры ЯПК содержит“пробку” (центральную гранулу, или транспортер).
По одной из моделей (см.рис. 93) цитоплазматические филаменты отходят от цитоплазматическогокольца, состоящего из 8 субъединиц. Между ним и внешней ядерноймембраной располагается тонкое кольцо, а затем звездчатое кольцо.Цитоплазматическоекольцосвязановнутреннимифиламентамистранспортером, который находится в центре и заполняет пространствомежду внешней и внутренней ядерной мембраной. Сходная структуранаходитсянавнутреннеймембране:нуклеоплазматическоекольцоподдерживает филаменты “корзины”. Другие варианты моделей показаны на(рис. 110).Весь ЯПК закрепляется интегральными белками, гликопротеидами gp 210и РОМ 121 в стенке мембранной перфорации.202По своей сложности организации и, главное, по функциональной значимостикомплекс ядерной поры можно было бы отнести к органеллам клетки, т.к.
ихроль заключается в контроле за ядерно-цитоплазменными связями.Размер ядерных пор и их структура стандартны не только для даннойклетки, но и для всех клеток данного организма, более того для всехэукариот.Число ядерных пор (см. табл. 13) зависит от метаболической активностиклеток: чем выше синтетические процессы в клетках, тем больше пор наединицу поверхности клеточного ядра. Так, у эритробластов (клеткипредшественники ядерных эритроцитов) низших позвоночных животных вовремя интенсивного синтеза и накопления гемоглобина обнаруживается вядре около 30 ядерных пор на 1 мкм2. После того как эти процессызаканчиваются, в ядрах зрелых клеток - эритроцитов прекращаются синтезыДНК и РНК, и количество пор падает до 5 на мкм 2. В ядерных оболочкахполностью зрелых сперматозоидов поры не обнаруживаются, так же как умикронуклеусов некоторых инфузорий.
Количество пор может изменяться втечение клеточного цикла. Первое возрастание числа пор наблюдается приреконструкции и росте ядер после митоза, второй этап увеличения числа порпроисходит во время синтеза ДНК.Таблица 13. Количество ядерных пор в различных объектахОбъектКсенопус, почкиКсенопус, ооцитМышь, культура тканиЧеловек, культура тканиКрыса, гепатоцитМышь, лимфоцитЧеловек, лимфоцитЧислоЧислоядерныхпорпор на мкм2.10,0551,010,8311,2416,13,34,47одно ядро340037,6 х 106505039303800400700на203По поверхности ядра поры располагаются более или менее равномерно, ноих число резко падает в местах ассоциации с ядерной оболочкой участковгетерохроматина, ядрышкового организатора, теломерных участков.Поровые комплексы могут встречаться и в других мембранныхкомпонентах клетки, но гораздо реже, чем в ядерной оболочке.
Иногдапоровыекомплексывиднывсоставемембрангранулярногоэндоплазматического ретикулума. Они обнаруживаются в составе окончатыхмембран цитоплазмы, которые представляют собой тесно расположенныепачки замкнутых плоских мембранных мешков, сплошь пронизанныхпоровыми комплексами, имеющими такую же структуру, как и поры вядерной оболочке.Интересные данные были получены при морфометрическом изучениипоровых комплексов в ядрах и окончатых мембранах бластодермыэмбрионов дрозофилы. Оказалось, что при переходе от синцитиальной кцеллюлярнойстадии,количествопорвоболочкахядеростаетсянеизменным, а количество пор в окончатых пластинках вырастает примернов 10 раз.
В дальнейшем окончатые мембраны полностью исчезают. Наосновании этого было сделано предположение, что на ранней стадииразвития в бластодерме дрозофилы происходит “суперпродукция” поровыхкомплексов (или их компонентов), избыток которых “встраивается” вокончатые мембраны. Т.е. макромолекулярный ансамбль, составляющийкомплексядерныхпор,способенкавтономнойсамосборкеикпоследующему встраиванию в различные мембранные системы.Роль ядерной оболочки в ядерно-цитоплазматическом обменеСо времени открытия ядерной оболочки и описания ее строения делалосьзаключение о том, что ядерная оболочка может служить регулятором вядерно-цитоплазматическом обмене и главная роль в этих процессахотводилась ядерным порам.
Обмен же продуктами между ядром ицитоплазмой в самом деле очень велик: все ядерные белки поступают в ядро204из цитоплазмы и все формы РНК выводятся из ядер. И в этом процессекомплекс поры выступает как супрамолекулярный комплекс, выполняющийроль не только транслокатора, механизма переноса, но и роль сортировщика,узнающего и отбирающего специальным образом переносимые молекулы.В процессе ядерно-цитоплазматического транспорта ядерные порыфункционируют как некоторое молекулярное сито, пропуская частицыопределенного размера пассивно, по градиенту концентрации. Так, ионы,сахара, нуклеотиды, АТФ, гормоны - свободно поступают в ядра. С другойстороны ядерные поры осуществляют избирательный транспорт.Через ядерную оболочку беспрепятственно в обе стороны происходитпассивный транспорт высоко молекулярных соединений, имеющих массу неболее 5 х 103 дальтон. Для определения размеров частиц, могущих пройтисквозь пору, используются гранулы декстрана или коллоидного золота,которые путем микроинъекции вводятся в цитоплазму живой клетки.
Былообнаружено,чтомаксимальныйразмерчастиц,способныхтранспортироваться в ядро составляет 8,5-10 нм. При этом сначала частицысобираются в зоне поровых комплексов, а затем оказываются в ядре.Неядерные белки с массой большей, чем 20 000-40 000 дальтон проникают вядро медленнее, если вообще проникают. Так инъецированные белки смассой 17 кД могут проникнуть в ядро довольно быстро, за 2-3 минуты,белки 40 кД - за 30 минут, белки 60 кД - вообще не проникают в ядра.Считается, что белки с гидродинамическим радиусом больше 3,5 нм (чтосоответствует глобулярному белку с массой 65 кД), не могут простомеханически проходить через ядерную пору.
В этих случаях ядерная поравыступает в качестве реального молекулярного сита.Но дело осложняется тем, что многие белки поступают как в ядро, так ивыходятизнегопротивградиентаконцентраций.Так,например,концентрация гистонов в ядре значительно выше, чем в цитоплазме.
Но,несмотря на это, во время синтеза ДНК происходит транспорт огромного205количества (106 молекул каждые три минуты, или по 100-500 молекул черезодну пору за 1 минуту) гистонов из цитоплазмы в ядро. С другой сторонычерез ядерные поры реально могут проходить некоторые белки и дажемакромолекулярные комплексы с массой значительно большей, чем 60 кД.Через ядерные поры из цитоплазмы в ядро транспортируются крупныемолекулы белков, например, белок нуклеоплазмин, пентамер с молекулярноймассой 125 кД. Из ядра через поры выходят в цитоплазму субъединицырибосом и другие рибонуклеопротеиды, меньшие из которых могут иметьмассу 250 кД.
Эти данные показывают, что комплексы ядерных пор непредставляют собой просто механические сита, которые ограничиваюттранспорт молекул в зависимости от их размеров.Работы последнего времени показывают, что многие ядерные белкипроходят через ядерные поры с помощью специальных механизмов,включающих узнавание и связывание крупных ядерных белков, а затемтолько их транслокацию, перенос через поры. Было найдено, что белки,транспортируемые в ядро, имеют определенные последовательностиаминокислот - последовательности ядерной локализации (NLS), которыеузнаютсярецепторамиядерныхпор.ТакиеNLSхарактерныдлякариофильных белков, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
