Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 323
Текст из файла (страница 323)
Материнская и дочерняя клетки дрожжей во многом пе похожи друг на друга, на что указывают значительные различия при последукяцем переключении типа спаривания (см. главу 7) и выбюр ими следуклцего сайта почкования. Многие из зтих различий обусловлены белком регулятором генов Ат/11. мРН К Лз!11 и сам белок локализованы исключительно в раступ)ей почке и, следовательно, остакгтся в до черней клетке. Один из двух миозинов типа т' дрожжевых клеток — Муо4, играет ключевую роль в асимметричном распределении мРН К А5Ы .
Генетический скрининг мутаций, снимакнцих различия между материнской и дочерней клетками, показал, что для нормальной полярности требуется еще по крайней мере шесть связанных с цитоскелетом генных продуктов, включая формины, тропомиозиц, профилин 1570 Часть!Ч. Внутренняя организация клетки апизованная НК Авкт формин НЕКПЕТОЧНОЕ рострднство а) Рис. 16 69. Полярная локализация мРНК в кончике дрожжевой почки. а) Молекулярный механизм локализации мРНК Аз61, расшифрованный генетическими и биохимическими методами.
б) Для локализации мРНК Яз61 (красная) в делящейся дрожжевой клетке использовали флуоресцентную гибридизацию ~л вяи (Н5Н). мРНК располагается в верхушке дочерней клетки (здесь все еще крупная почка). Белок Азп1, транскрибируемый с этой мРНК, также располагается в дочерней клетке. (б, с любезного разрешения Ретег ТаКаачга и Коп На(е.) и актин, а также комплекс двух белков, образующих связь между снецифической последовательностью мр)1К АЙ1 и миозином Ч (рис. 16.6()). 16.3.3. Клетки регулируют функционирование ятоторнык белков Клетки способны регулировать активность моторных белков и, следовательно, менять Положение мембранных оргаиелл или контролировать движение клегки как целого. Одним из наиболее ярких примеров являкгтся меланоциты рыб.
Эти огромные клетки, отвечаюгцие за быстрое изменение окраски нескольких видов рыб, содержат крупные пигментные гранулы, способные изменять свое положение 16З,((((ояекупярные моторы 1571 при нервной или гормональной стимуляции (рис. 16.70). Пигментные гранулы агрегируют или распадакпся за счет движения по сети микротрубочек. Эти микро трубочки отходят от центросомы, и их минус концы располагаются в центре клетки, а плюс концы — на периферии.
снижение сАМР увеличение АМР в) АГРЕГАЦНЯ 50 мкм Рис. 16.70. Контролируемое движение меланосом в пигментных клетках рыб. Эти гигантские клетки, отвечающие за изменение окраски кожи нескольких видов рыб, содержат крупные пигментные гранулы, или меланосомы (коричневые). Меланосомы могут изменять положение в клетке в ответ на гормональный или нервный стимул. а) Схема пигментной клетки, показывающая рассредоточение и агрегацию меланосом в ответ на снижение или увеличение внугриклеточнаго циклического АМР (сАМР) соответственно. Меланосомы движутся по микротрубочкам. 5) Светлопольное изображение отдельной клетки чешуйки африканской цихлиды.
Слева меланосомы равномерно распределены по клетке, справа они агрегированы в центре. (б, слюбезного разрешения Сеан Навпо.) Паблюдение за отдельными пигментными гранулами (рис. 16 7() показало, что движение к центру происходит быстро и плавно, тогда как движение к периферии резкое, с мнопзчисленными гпаг ами в обратном направлении. С пигментными грану. лами связаны моторы микротрубочек динеин и кинезин, а также актиновый мотор миозин тг. Резкое движение к периферии, по видимому, является следствием конкуренции между микротрубочковыми моторными белками, в которой побеждает более сильный кинезин.
Фосфорили)ювание легких цепей кинезина при гормональной стимуляции является сигналом к измененикг цвета кожи. Киггезин инактивируется, 2' ' Часть йБ,Фффенняя ергаЙиаа))зт кабуки микротрубочкв— минус-конец 10 мкм Рис. 1б.71. Двунаправленное движение мела несомы ло микротрубочке. Изолированная мел а несома )желглоя) движется вдоль микротрубочки, помещенной на стеклянную подложку, от плюс-конца к минус- концу.
В середине видеозаписи она резко меняет направление и начинает двигаться от минус-конца к плюс концу. (Из 5. П Нове г ет а). Ргос Ноп Асог) 5сь 054 94: 3720-3725, 1997. С любезного разрешения Национальной академии наук США.) и динеин быстро переносит пигментные гранулы к центру клетки, изменяя окраску рыбы.
Точно так же движение покрытых определенными моторными белками органелл регулируется сложным равновесием между конкурирующими сигналами, контролирующими прикрепление и активность моторных белков. Клетка также использует фосфорилирование для регуляции активности мио зина. В немышечных клетках миозин П может фосфорилироваться по нескольким сайтам на тяжелых и легких цепях, что влияет па его активность и сборку толстых филаментов. В таких клетках миозин П существует в двух конформационных состояниях: расправленном, образующем биполярные филаменты, и свернутом, в котором хвостовой домен, по видимому, взаимодействует с моторной голов кой. Фосфорилирование регуляторной легкой цепи кальций зависимой киназой легких цепеи миозина 1Муо51п Ыдlгг СБит Ктпазе, МИНСК) заставляет миозин принимать развернутук> конформацию, способствук>щую сборке биполярных филаментов и сокращению клеток (рпс. 16.72).
М1.СК также активируется во время митоза, приводя к встраиванию миозипа П в актиновое сократительной кольцо, разделяющее клетку надвое. Как мы обсудим ниже, фосфорилирование миозина также играет важную роль в регуляции сокращения гладкомышечных клеток. Регуляция других представителей суперсемейства миозина менее изучена, но, по-видимому, также осуществляется посредством сайт специфического фосфорилирования.
Заключение Моторные белки используют энергию гидролиза АТР для движения вдоль микротрубочек и актиновых филаментов. Они опосредуют скольжение филачентов относительно друг друга и транспорт груза ыдоль полимера ы. Все известные белки, дыижущиеся по актиновым филаментам, принадлежат суперсемейству миозиноы. Моторные белки, дыижущиеся по микротрубочкам, принадлежат либо суперсемейстыу кинезиноы, либо семейстыу динеинот Суперсемейства кинезинив и миозинов разнообразны; у человека примерно 40 генов кодируют каждый тип белкоы.
Представители суперсемейстыа несут сходньсе . головньсе ° домены. Эти головки сигигпьг с разнообразными «хвостами», присоединяющими сайт связывания ватина лапше цепи миозина ВЙ РОИЗВОЛЬНАЯ биполярный филамент БОРКА из 15-20 молекул ОРИЛИРО МЕНТОМ М ожденный хвост миозина НЕАКТИВНОЕ СОСТОЯНИЕ (лешие цепи не фосфорилиро а) ИВНОЕ СОСТОЯНИЕ гане цепи фосфорилированы) 1 мкм Рис.
16.7?. Фосфорилирование легких цепей и регуляция сборки миозина гг в толстые филаменты. о) регулируемое фосфорилировзние ферментом киназой легких цепей миозина (МьСК] одной из легких цепей (так называемой регуляторной цепи, показанной голубым) немышечного миозина й в пробирке приводит по крайней мере к двум эффектам: оно вызывает изменение конформации головки миозина, открывая сайт связывания ангина. и высвобождает хвост белка из связи с головкой, позволяя молекулам белка собираться в короткие биполярные толстые филаменты. 5) Электронная микрофотография негативно окрашенных толстых филаментов миоэина й, сборку которых в пробирке инициировали фосфорили рова пнем их легких цепей.
Эти фила менты миоэи на П значительно меньше, чем фила менты клеток скелетных мышц (см. рис. 16.55). (б, с любезного разрешения гопп Кепапсй-гопак.] различные типы грузов и позволяющими представителям семейства выполняпгь в клетке разные функции, включая транспорт и локализацию определенных белков, мембранных органелл и мРНК.
Несмопгря на то что миозин и кинезин движутся по разным полимерам и использукнл различные механизмы для генерации силы и движения за счет гидролиза АТР, они обладают одинаковой структурной сердцевиной, что указывает на их общего предка. Моторный белок динеин зволюционировал независимо и обладает индивидуальной структурой и механизмом работы. 1574 Часть 1Ч. Внутренняя организация клетки 16.4.
Цитоскелет и функционирование клетки Во всех областях клеточной биологии основной задачей является понимание того, как функции отдельных молекулярных компонентов объединяются для формирования сложного поведения клетки. Свойства клетки, которые мы опишем в данном разделе, основаны на использовании компонентов и процессов, рассмотренных нами в первых трех разделах главы: на динамической сборке и разборке цитоскелетных полимеров, регуляции и модификации их структуры ассоциированными с полимерами белками и функционировании движущихся вдоль полимеров моторных белков.
Как клетка координирует все эти активности для изменения своей формы, ползания или точного деления надвое при митозе? Эти вопросы цитоскелетной координации еще много лет будут занимать ученых. Чтобы дать представление о современных знаниях, сначала мы обсудим примеры, в которых специализированные клетки выстраивают устойчивые структуры и используют высокоорганизованные моторные белки для смещения филаментов относительно друг друга при крупномасштабных движениях мышц, ресничек и эукариотических жгутиков. Затем мы рассмотрим два важных примера, когда динамика филаментов и активность моторных белков вместе приводят к возникновению сложных самоорганизующихся динамических структур; микротрубочкового веретена деления и актиновых структур, участвующих в ползании клеток.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
