Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 312
Текст из файла (страница 312)
Например, соединение латргункулггн, добываемое нз морских губок 1астппсп(та поупт)тса, связывает актиновые мономеры и не дает им собираться в филаменты; так оно вы зывает суммарную деполимеризацию актиновых филамеитов. С другой стороны, фаллоидин из грибов Ататсп ргга)(оЫез (бледная поганка) связывает и стабили зирует актнновые филаменты, что суммарно увеличивает полимеризацию актина.
(Этот привлекательный, но несъедобный гриб также экспрессирует второй смертель ный яд — ингггбитор РНК-полимеразы 11 а-аманитин.) Оба изменения актиновых филаментов очень токсичны для клеток. Точно так же колхиг(ин нз безвременника осеннего связывает и стабилизирует свободный тубулин, приводя к деполимеризации 16.1(самосборка и динамическая структура филаментоа цитоскаяета 1616 микротрубочек. С другой стороны, таксол, выделяемый из коры редкого вида тиса, связывает и стабилизирует микротрубочки, вызывая суммарное увеличение полиме- ризации тубулина.
Эти и некоторые другие природные соединения, используемые биологами для манипуляции цитоскелетом, перечислены в таблице 16.2. Таблица 1б.2. Токсины, влклющие кв вкткковые фклвмекты к микротвубочкк связывает и стабилизирует фвлаыенты связывает плюс-концы филвмеитов Разьединлет филаыеиты свлзывает.субьедииицыи преплтсеует ик попиыеркзации , Фаллтлтдии цитохвлазин Свинхолця Лтпрункулин сввзыввет и стебклизируетыих отрубе,~ки уб ин"ыипра у Ри „ии лз~твкют субъедитащы и, йревпствуют их полиыериввции' стбъелй ~ицы'и'прейлтовуетих ткулкаеризацкк Таксол долхицвит холцеыцц, аиибласттттоытикристни . Нокодвытл ' Такого рода токсины быстро и эффективно изменяют организацию цитоске.
лета живых клеток (рис. 16.23). Они птыволили получить первые представления о том, что цитоскелет является динамичной структурой, поддерживаемой за счет непрерывного быстрого обмена субъединицами между растворимой и филаментной формами. Также они показали, что поток субъедишщ необходим для нормального функционирования цитоскелета.
Перечисленные в таблице 16.2 вещества очень полезны биологам, изучающим роль актина и микротрубочек в различных клеточных процессах. Некоторые из них также используются для лечения рака. Деполимеризующие микротрубочки лекарства (например, винбластин) и полимеризующие микротрубочки лекарства (например, таксол) в первую очередь убивают делящиеся клетки, поскольку сборка и разборка микротрубочек играет ключевую роль в правильном функционировании митотиче. ского веретена деления (см. ниже в этой главе).
Такие лекарства эффективно уби вают определенные типы опухолевых клеток человека, но обладают токсичностью по отношению к быстро делящимся нормальным клеткам, включая клетки костного мозга, кишечника и волосяных фолликул. Таксол широко используют для лечения раков груди и легких, и он часто эффективен при опухолях, показавших резистент ность по отношению к другим химиотерапевтическим агентам. 16.1.14. Организация и деление бактериальных клеток зависят от гомологов зукариотического цитоскелета В отличие от крупных и морфологически сложных эукариотических клеток, бактериальные клетки обычно по длине не превыптают нескольких микрометров и принимают простые формы, например сферическую или палочковидную. У бак терий также отсутствуют такие сложные сети внутриклеточных мембранных ор ганелл, как эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи.
На протяжении долгого времени биологи предполагали, что одной из причин этих различий между царствами эукариот и бактерий является отсутствие у последних цитоскелета. Это предположение поставили под сомнение в начале 90 х гг. ХХ века, когда обнаружи- 1516. Чбсть)Ч. Виутренняяоргаииаация япетяи о 1 нс — с — о з с о о С вЂ” НН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” С вЂ” О ,ф.», он .) с — сн, 1 О С вЂ” О О таксол — — в) 15 мкм Рис, 16.23.
Влияние тОксина таксОла на организацию микротрубачек. а) Молекулярная структура таксола, Химики органики недавно смогли синтезировать эту сложную молекулу, широко используемую для лечения рака. б) Иммунофлуоресцентная микрофотография, показывающая организацию микротрубочек в зпителиальных клетках печени до добавления таксола. в) Организация микротрубочек в том же типе клеток после обработки таксолом. Обратите внимание на пучки микротрубочек на периферии клетки.
г) Тихий тис — природный источник таксола. )б, в из и. А. 0)оозьап)гота ет а)., Ргас, яган. Асад. 5се сг5А 91: 8597-8601, 1994. С любезного разрешения Национальной академии наук США; г, с любезного разрешения А. К. Мпспев 2001. © Ее Величество царствующая королева Канады, Канадское лесное хозяйство.) ли, что почти все бактерии и многие археи содержат гомолог тубулина Г(57, способный полнмеризоваться в филаменты и образовывать кольцо (носящее на звание Х кольца) в месте формирования перетяжки в процессе клеточного деления (рис. 16.24). Трехмерная структура свернутого белка 1:152 очень похожа на структуру и или )3 тубулина.
Более того, как и в случае тубулина, полимеризация инициирует гидролиз СТР, приводящий к конформационным изменениям структуры филамента. Несмотря на то что само по себе У. кольцо сохраняется в течение многих минут, составляюгцие его филаменты динамичны, и их время полужизни в сред- 16(т.свмпсборка и динвмичвская структурафияамвитрв цитаскйяйта 151 7 Рис.
16.24. Бактериальный белок Рсз2, прокариотичесний гомологтубулина. а) Полоска белка Рсз2 образует кольцо в делящейся Вентер и аль ной клетке. Кольцо пометили путем слияния белка Ртз2 с зеленым флуоресцентным белком (0ЕР], что позволило наблюдать в флуоресцентный микросноп Ргз2 в живай клетке Е. сой. Вверху, вид сбоку показывает кольцо в виде полосы в центре делящейся клетки.
Внизу, на повернутом изображении видна нольцевая структура. 6) Филаменты и кольца Еи2, образованные гп игго и визуализированные при помощи электронной микроскопии. Сравните это изображение с минратрубачками, изображенными справа на рис. 16.16, в. (а, нз Х. Ма, О. уу. Епгпагбт апб уу. Магяойп, Ргас а) Гуас). Асаг). 5ш. СГ5Я 93: 12998-13003, 1996; б, из Н.
А. Епс)гзоп ес а)., Ргас атас). Асаг). 5сь СГ54 93: 519-523, 1996. Все с любезного разрешения Национальной академии наун США.) нем составляет около тридцати секунд. По мере деления бактерии 7. кольцо ста новится все меньше, пока оно полностью не разсгерется. Считают, что укорочение Х кольца вносит вклад в инвагинацию мембраны, необходимую для завершения деления клеток. 7 кольцо также может служить сайтом локализас1ии специализированных ферментов син- б) 100 нм теза клеточной стенки, участвующих в образовании перетяжки между двумя дочерними клетками. Субьединицы разобранного г(82 позднее снова собираются в новых сайтах формирования перетяжек в дочерних клетках (рис.
16.26). Совсем недавно обнаружено, что многие бактерии также содержат гомоло ги актина. Два из них, МгеВ и МЫ, встречаются в основном в палочковидных и спиральных клетках, и нарушающие экспрессию этих белков мутации приводят к значительным отклонениям от нормы формы клеток и дефектам расхождения хромосом (рис. 16.26).
Филаменты МгеВ и МЫ гп глгю полимеризуются с образо ванием крупных спиралей, занимающих всю длину клетки. Очевидно, они вносят вклад в форму клетки и служат каркасом, направляющим синтез пептидогликано вой клеточной стенки точно так же, как микротрубочки способствуют организации синтеза целлюлозной клеточной стенки высших растений (см. рис. 19.62). Как и в случае Р152, филаменты в пределах спиралей МгеВ и МЫ высокодинамичны, их время полужизни составляет несколько минут: процесс полимеризации, как и у актива, сопровождается гидролизом АТР.
Разнообразные родственные МгеВ и МЫ белки выполняют более специализированные функции. Особенно интересный бактериальный гомолог актина РагМ кодируется определенными бактериальными плазмидами, также отвечающими за устойчи. вость к антибиотикам и часто вызывающими распространение мультилекарственной ииииаи 2518 Часть))г'.
Внутиенняя органиэация клики 20 35 2 мкм 1 мкм Рис. 16 25. Быстрые перестройки Есэг в бактериальном клеточном цикле. а) После завершения расхождения хромосом кольцо, образованное Етзг в центре клетки, становится все меньше по мере разделения клетки на две. Зто похоже на образованное антиповыми и миозиновыми филаментами сократительное кольцо эукариотических клеток. Филаменты Етзг, разобравшиеся, когда две клетки разделились, снова собираются с образованием двух новых колец в центре дочерних клеток.
В) Делящиеся хлоропласты (красные) красных водорослей также используют состоящее из РИ2 белковое кольцо (желпюе) для расщепления. (о, из О. 5оп апг( УУ. Магбобп, 1 Востег(о!. 180: 2050-2056, 1998. С любезного разрешения Американского микробиологического общества; б, из 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
