Молекулярная биология клетки. Том 4 - Албертс Б.
Скачать (прямая ссылка):
• Студенистая оболочка
Рецептор бэйндина 1ителлиновый слой Плазматическая мембрана яйца Кортикальная гренула
Содержимое кортикальных гранул выходит в перивител-пиновое пространство
Мембрана кортикальной гранулы сливается с плазматической мембраной яйца
Измененный вителлиновый слой без рецепторов байндина (мембрена оплодотворения)
Мозаичная мембрана {продукт слияния мембран спермия, яйца и его кортикальных гранул)
Ядро слермия
биосинтеза. Искусственная деполяризация мембраны не приводит к активации яйцеклетки; и наоборот, устранение деполяризации мембраны во время оплодотворения не подавляет активацию. Судя по всему, деполяризация нужна лишь для предотвращения полиспермии.
Есть много данных в пользу того, что программу развития яйцеклетки запускает кратковременное повышение концентрации Са2 + в цитозоле (которое распространяется от места внедрения спермия по всей яйцеклетке в виде кольцевой волны). Концентрацию Са2+ в цитозоле можно искусственно повысить либо путем прямой инъекции этих ионов в яйцеклетку, либо с помощью ионофоров, переносящих Са2 + , таких, например, как А23187 (см. разд. 6.4.14). Таким способом удается активировать яйцеклетки всех до сих пор исследованных животных, в том числе млекопитающих. Если же, напротив, предотвратить повышение концентрации Са2+, введя связывающее кальций вещество ЭГТА, актнвацнн при оплодотворении не происходит. Ионы Са2 + действуют в клетке по меньшей мере одиим способом - они присоединяются к Са + -сзязывающему белку кальмодулину, который в свою очередь активирует много разнообразных белков клетки (разд. 13.4.5). Каль-модулин был найден в больших количествах во всех исследованных яйцеклетках.
Поскольку концентрация ионов Са2+ в цитозоле после оплодотворения повышается лишь ненадолго (на 2-3 мин), ясно, что это не может непосред-
ствеино приводить к событиям, происходящим на более поздних стадиях активации яйцеклетки. У морских ежей к таким событиям относятся повышение интенсивности синтеза белков, начинающееся через 8 мин после оплодотворения, и инициация синтеза ДНК спустя примерно 40 мин. Подъем концентра-ции Са2 + служит лишь первичным пусковым механизмом для всей последовательности процессов; значит, должно произойти какое-то более долговременное изменение, пока уровень Са2 + еще высок.
14.4.7. У некоторых организмов поздине биосинтетические процессы, связанные с активацией яйцеклетки, индуцируются повышением внутриклеточного pH [23]
У морских ежей кратковременное повышение концентрации Са2 + активирует специфические транспортные белки в плазматической мембране яйца (возможно, при участии кальмодулина), которые используют энергию, запасенную в виде трансмембранного градиента иоиов Na +, для откачивания ионов Н+ из клетки (см. разд. 6.4.10). Отток ионов Н+ приводит к тому, что внутриклеточная величина pH возрастает с 6,6 до 7,2 и в дальнейшем поддерживается на этом уровне (см. рис. 14-48). Есть данные в пользу того, что именно это повышение pH индуцирует в оплодотворенных яйцах морского ежа позднюю биосинтетическую активность. Во-первых, если повысить pH в неопло-дотворенных яйцах, инкубируя нх в среде, содержащей аммиак (рис. 14-52), то процессы синтеза белков и репликации ДНК заметно усиливаются даже без повышения внутриклеточной концентрации свободных ионов Са2 +. Во-вторых, если сразу после оплодотворения поместить яйца в морскую воду, не содержащую ионов Na+ (так что не будет градиента Na+ для откачивания ионов Н +), внутриклеточный уровень pH не повышается н поздние события, связанные с активацией яйца, не наступают. Такие яйца еще можно спасти, добавив к среде аммиака: тогда pH в клетке возрастает и даже при отсутствии внеклеточного Na + индуцируется синтез белков и ДНК.
Для заметного усиления белкового синтеза в оплодотворенных яйцах ие нужен синтез новой РНК, так как оно происходит и в присутствии антибиотика актиномицина D, ингибирующего синтез РНК. В обычных условиях синтез белков усиливается в результате по меньшей мере двух независимых изменений: 1) ранее запасенные в яйце молекулы мРНК обнажаются, и нх информация становится доступной для использования; 2) происходит активация рибосом, что позволяет им быстрее транслировать мРНК. В отличие от этого ускорение белкового синтеза в оплодотворенных яйцах, обработанных аммиаком, является следствием одной лишь усиленной мобилизации существующих молекул мРНК. Поэтому можно думать, что если мобилизация мРНК-результат повышения внутриклеточного pH, то Движение рибосом вдоль цепей мРНК ускоряется под влиянием какого-то другого фактора.
14.4.8. Яйцеклетки млекопитающих могут быть оплодотворепы in vitro [24]
Хотя оплодотворение-событие весьма незаурядное, происходящее в ходе развития каждой особи лишь однажды-в самом начале, важнейшую роль в его механизме играют такие же иоиные потоки, какие обычно используют» для регуляции внутренних процессов в соматических клетках (см. гл. 13). Последовательность некоторых событий при активации яйца морского ежа после оплодотворения приведена в табл. 14-1. Такая последовательность свойственна не всем животным. Например, у некоторых других беспозвоночных и части позвоночных активация яйца не сопровождается повышением внутриклеточного pH. Однако общие принципы всюду одни и те же.
