Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
15.4.7. У некоторых организмов поздние биосинтетические процессы,
связанные с активацией яйцеклетки, индуцируются повышением
внутриклеточного pH [25]
У морских ежей активация протеинкиназы С диацилглицеролом приводит к
активации (преимущественно посредством фосфорилирования) Na+ - Н +-
ионообменника плазматической мембраны яйцеклетки. Этот мембранный
транспортный белок использует энергию, запасенную в виде трансмембранного
градиента ионов Na +, для откачивания ионов Н + из клетки (см. разд.
6.4.10). Отток ионов Н+ приводит к тому, что величина pH внутри клетки
возрастает с 6,6 до 7,2 и при дальнейшем развитии зиготы поддерживается
на этом уровне (см. рис. 15-47). Считается, что необычно низкое значение
внутриклеточного pH в неоплодотворенных яйцах морского ежа несет основную
ответственность за поддержание яйцеклетки в метаболически неактивном
состоянии; более
50
П п" зш т"#Ч4С * ал мгморанв нмцекnet ки
/
/
NH, j > NH, -г н- Л nh;
Рис. 15-48. Повышение внутриклеточного pH при инкубации клеток (например,
яйцеклеток) в ереде с аммиаком. Аммиак диффундирует через плазматическую
мембрану и взаимодействует в цитозоле с ионами Н +, образуя NH+4, в
результате чего внутриклеточная концентрация ионов Нч
падает и pH возрастает.
того, имеются убедительные свидетельства того, что именно повышение pH
после оплодотворения индуцирует в оплодотворенных яйцах морского ежа
позднюю биосинтетическую активность. Во-первых, если повысить pH в
неоплодотворенных яйцах, инкубируя их в среде, содержащей аммиак (рис.
15-48), 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 Са2+ (так что не будет градиента Na+ для откачивания
ионов Н+ ), внутриклеточный уровень pH не повышается и поздние события,
связанные с активацией яйца, не наступают Такие яйца еще можно спасти,
добавив к среде аммиак: тогда pH в клетке возрастает и даже при
отсутствии внеклеточного Na+ индуцируется синтез белков и ДНК.
Для заметного усиления белкового синтеза в оплодотворенных яйцах не нужен
синтез новой РНК, поскольку этот феномен имеет место и в присутствии
антибиотика актиномицина D, ингибирующего синтез РНК. Полагают, что в
обычных условиях синтез белков усиливается в результате по меньшей мере
двух независимых изменений: 1) ранее запасенные в яйце молекулы мРНК
становятся доступными для синтеза белков;
2) происходит активация рибосом, что позволяет им быстрее
транслировать мРНК. В отличие от этого ускорение белкового синтеза в
неоплодотворенных яйцах, обработанных аммиаком, является следствием одной
лишь усиленной мобилизации существующих молекул мРНК. Если мобилизация
мРНК- по всей вероятности, результат повышения внутриклеточного pH, то
движение рибосом вдоль цепей мРНК, по-видимому, ускоряется под влиянием
какого-то другого фактора. Детали механизмов, лежащих в основе двух
указанных типов активации, пока неясны.
Оплодотворение представляет собой в высшей степени уникальный феномен,
однако в нем участвуют те же механизмы передачи клеточных сигналов,
которые контролируют внутриклеточные процессы в сомати-
Таблица 15-1. Последовательность событий после оплодотворения яиц
морского ежа
Событие Время после оплодотворения Внутриклеточное промежуточное
звено
1. Деполяризация плазматической мембраны <5с Индуцированное
спермием повышение проницаемости плазматической мембраны для ионов Na+ (и
до некоторой степени для Са2 +)
2. Гидролиз фосфатидилинозитол-бисфосфата <10 с Активация фосфолипазы
С
3. Повышение внутриклеточной концентрации свободных ионов Са2 + 10-40
с Индуцированное I11SP3 высвобождение связанных ионов Са2 + из
внутриклеточных хранилищ
4. Экзоцитоз кортикальных гранул 10-50 с Повышение внутриклеточной
концентрации Са2+
5. Повышение внутриклеточного значения pH 60 с Активация Na+ - Н + -
ионообменника протеинкиназой С
6. Усиление синтеза белков 8 мин Повышение внутриклеточного pH
7. Слияние ядер спермия и яйца 30 мин
8. Начало репликации ДНК 30-45 мин Повышение внутриклеточного pH
51
ческих клетках (см. гл. 12). Последовательность некоторых событий
активации яиц морского ежа после оплодотворения приведена в табл. 15-1.
15.4.8. В слиянии пронуклеусов спермиев и яиц морского ежа участвуют
центриоли, вносимые спермием [26]
Оплодотворенную яйцеклетку называют зиготой. У большинства видов, включая
морских ежей, оплодотворение завершается лишь после того, как сольются
гаплоидные ядра (называемые пронуклеусами) двух гамет. Поскольку размеры
яйцеклетки велики, пронуклеусам яйца и спермия приходится преодолевать
значительные расстояния, прежде чем они сольются друг с другом. В связи с
этим не вызывает удивления тот факт, что такое передвижение определяется
структурой цитоскелета.
Спермий морского ежа вносит в зиготу не только свою ДНК - он отдает еще и
