Каппуччинелли - Подвижность живых клеток - 1982 (947289), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Системы подвижности эукариотических клеток 47 иетствующих центриолям; у клеток в прометафазе видны две флуоресцирующие звезды. По мере развития митоза происходит дальнейшее сгущение флуоресценции, и ц метафазе интенсивно светится лишь митотическое веретено клетки, а в экваториальной плоскости — там, где расположены сконденсировавшиеся хромосомы, флуоресценция отсутствует. Флуоресценция веретена начинает уменьшаться с наступлением анафазы (так как разрушается веретено), н к моменту разделения двух дочерних клеток светится только мостик между клетками, в котором видно много микротрубочек.
Когда дочерние клетки окончательно отделяются друг от друга, восстанавливается исходная картина распредедения тонких цитоплазматических микротрубочек [51, 171, 172]. Эти результаты указывают на то, что в клетках млекопитающих существует цикл микротрубочек, параллельный циклу развития клетки; в соответствии с нуждами клетки микротрубочки образуют те или иные структуры, необходимые на данном этапе развития клетки. Цитоплазматическне микротрубочки, конечно, не могут генерировать движение клетки, как это делают микротрубочки жгутиков или аксостиля, Однако на том основании, что в некоторых типах культур клеток под действием ингибиторов, вызывающих деструкцию микро- трубочек, нарушается способность клеток двигаться направленно [22, 58), было сделано предположение, что цитоплазматическне микротрубочки все же имеют значение для подвижности клетки [59).
Что касается различных типов амебоидного движения, то здесь совершенно ясно, что если цитоплазматнческие микротрубочки и принимают в них какое-то участие, то только вспомогательное. 3.2. Состав микротрубочек Основной белок, из которого построены микротрубочки, — это тубулин; другие белковые компоненты присутствуют в меньших количествах и их называют белками, связанными с микротрубочками. 8.2.1.
Тубулин Тубулин имеет изоэлектрическую точку в области рН 5,2 — 5,4. Он обычно выделяется в виде димеров с мол, массой 115000; это так называемый 65-тубулин. При обработке димеров тубулина такими денатурнрующими агентами, как мочевнна, гуанидин или додецилсульфат натрия, образуются ЗЗ-субъединицы, называемые а- и ~у-тубулин. Онн имеют одинаковую мол. массу 55000, но различаются по аминокнслотному составу [27] и по последовательности аминокислот [891 Как недавно показали Брайан и сотр. [28], основное различие. между субъединицами обусловлено не посттрансляционной модификацией (хотя она и может происходить), поскольку каждая из субъеднннц кодируется своей мРНК (эти мРНК удалось выделить из мозга куриных эмбрионов).
Посттрансляционная модификация тубулина тем не менее имеет место. Тубулин может связываться с гуаниновым нуклеотидом (например, с ОТР), для которого в каждом димере есть два центра связывания с разным сродством [21, 150). Возможно также фосфорилирование сериновых остатков тубулина протеинкиназой, активируемой сАМР. Показано, что это происходит в р-субьединицах цитоплазматического тубулнна «48] и в а-субьединицах тубулнна жгутиков СИатус!отопил [114], Третий вид модификации — это специфическое присоединение тирозина (нли фенилаланина) к С-концу а-субьединицы [18). Эту реакцию катализирует специальный фермент — тубулин:тирозин лигаза, который широко распространен в тканях птиц и млекопитающих [122].
Значение двух последних превращений пока неясно. Что касается связывания ОТР, то это обычное свойство тубулина, имеющее отношение к самосборке мнкротрубочек. Помимо нуклеотидов, фосфата и аминокислот, тубулин специфически связывает двухвалентные катионы, например Мне+ (1 моль димеров тубулина прочно свя'- зывает по крайней мере 1,0 моль Махе [108)); кроме того, в определенных стехиометрическнх соотношениях он связывает такие алкалоиды, как колхицин [!75] и вннбластин [176), Последнее имеет существенное значе- 48 3.
Системы подвижности эукариотических клеток 3. Системы подвижности эукариотических клеток ние, так как эти алкалоиды избирательно угнетают различные проявления активности микротрубочек, что широко используется для исследования реакций, протекающих с участием этих структур, в опытах как 1п уйго, так и ш у1уо. Исследование тубулина из клеток различных типов показало, что большинство его физико-химических свойств высококонсервативно, т, е, мало изменялось в процессе эволюции. Все изученные тубулины из различных источников имеют одинаковую молекулярную массу и одну и ту же электрофоретическую подвижность. Более того, по предварительным данным об аминокислотной последовательности а- и (1-субъединиц тубулина из аксонемы хвостов сперматозоидов морского ежа и цитоплазматического тубулина из мозга куриных эмбрионов в первых 25 остатках Х-конца а-субъединиц нет никаких различий, а в (1-субъединицах обнаружена замена только одной аминокислоты (остаток 7) (89].
Иммунологическими методами также подтверждается отсутствие видовой специфичности тубулинов различного происхождения; показано, что есть перекрестная реакция между тубулином млекопитающих н тубулинами морского ежа [ЗЗ, 51], одноклеточной двухжгутиковой водоросли СЫатут(отопая гетйагБ( (115] и миксамеб слизистого гриба Шс1уоя1е1шт йясоЫеит (30]. Тубулин из мозга млекопитающих может также сополимеризоваться (т.
е. образовывать гибридные микротрубочки) с тубулином дрожжей (170], плесневых грибов 1132] и миксомицетов (29]. Эти результаты демонстрируют, что тубулины различного происхождения химически очень похожи, хотя и не идентичны. Другой интересный вопрос: возможно ли, что в пределах одной и той же клетки есть различные классы тубулина, которые могут быть нужны для построения различных структур? Такая возможность предполагает, что либо есть различные наборы тубулиновых генов, либо происходят различные посттрансляционные модификации исходно одинаковых молекул. Действительно, на разнообразных объектах удалось продемонстрировать присутствие в одной клетке пе вполне одинаковых тубулинов. У амебоидных простейших Хаед1ег1а дгпЬеп', которые в условиях эксперимента могут синхронно дифференцироваться, переходя в жгутиковую форму, Фалтон и его сотрудники (50, 81, 82] обнаружили антигенную неидентичность жгутикового и цитоплазматического тубулинов и показали, что жгутиковый тубулин синтезируется бе пото, когда начинают формироваться жгутики.
Стефенсу (148] удалось разделить микротрубочки А и В из внешних дублетов хвостов сперматозоидов морского ежа и показать, что а- и 8-субъединицы в микротрубочках А и В имеют разный аминокислотный состав и по-разному расщепляются трипсииом. Эти результаты согласуются с гипотезой о том, что в клетке есть различные тубулины, которые имеют разную структуру и разные свойства при агрегации; это, вероятно, необходимо для выполнения микротрубочками различных функций. Если это так, то тубулин обнаруживает удивительное сходство с другим белком, участвующим в осуществлении подвижности, а именно с актином. Для актина небольшие химические вариации обнаружены не только в связи с его видовыми особенностями, но также и в пределах одной и той же клетки.
3.2.2. Белки, связанные с тубулином Связанные с тубулином белки — это необходимые компоненты микротубулярной системы; они участвуют в построении элементов ее структуры и в осуществлении ее функций, Они могут принимать участие в генерации движения, в процессе сборки (либо дезагрегации) микротрубочек или же соединяют микротрубочки с другими структурами клетки (см.
табл. 3.1). Таким образом взаимодействующие с тубулином белки образуют с ним единую систему с точки зрения как структуры, так и функции. Большая часть данных о белках„связанных с тубулином, получена при исследовании аксонем жгутиков и ресничек и цитоплазматических микротрубочек нз мозговой ткани.
Аксонема ресничек и жгутиков представляет собой весьма сложную структуру, построенную из многих бел- 30 3. Системы подвнжности зукариотнческнх клеток 3, Системы подвижности зукариотических клеток 31 Таблица 3.1 Некоторые нз белков, взаимодействующих с тубулином илн микротрубочками Источник белка Вид активности Белок В аксонеме жгутиков: Динеин 1 Динеин 2 ) Нексии АТРазная активность; генерация движения Образование мостиков между соседними дублетами Хвосты сперматозои- дов морского ежа В цитоплазматических микротрубочках: Высокомолекуляр- ные белки(БСМ! )БСМ2 Инициирование сборки и регулирование длины микротрубочек (?) Содействие самосборке тубулина в кольца или микротрубочки (а) Фосфорилированяе субьединиц тубулина Мозг телят То же Тау-белок Протеинкиназа ков. Поэтому при электрофорезе аксонем нз хвостов сперматозоидов морского ежа в полиакрнламидном геле в присутствии такого денатурирующего агента, как додецилсульфат натрия, удается идентифицировать по крайней мере 20 — 30 полнпептидных полос.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
