Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
В цитоплазме, а иногда и в ядрах различных клеток, в особенности в ооцитах, а также опухолевых и других быстро растущих клетках наблюдаются пористые пластинки (annulate lemallae), подобные ядерной оболочке, состоящие из двух мембран и имеющие поры. Физиологическая роль этих образований неясна, однако их наличие указывает на возможное участие ядерных мембран в образовании цитоплазматических структур (David, 1964; Kessel, 1968, 1973). Некоторые черты сходства ядерной оболочки с бактериальными мембранами, в особенности связь тех и других с ДНК, послужили основанием для предположения о происхождении в филогенезе ядерных мембран из бактериальных (Мосолов, 1972). В то же время отмечается и возможность обратного процесса — происхождения бактериальной мембраны из ядерной мембраны эукариотов (Bisset, 1973).
Ряд наблюдений указывает на высокую чувствительность ядерной оболочки к ионизирующему облучению. Облучение вызывает нарушение механической прочности ядерной оболочки (Надарейшвили и др., 1970), ее проницаемости (Таршис, Кузин, 1970) и биохимических свойств (Whitfield, 1965; Таршис и др., 1968), что может играть существенную роль в первичных механизмах действия радиации.
Химический состав ядерной оболочки
Изолированные ядерные оболочки обладают характерным для мембранных структур составом. Они содержат около 35% липидов, из которых около 60% приходится на долю фосфолипидов, 50—60% белка, 2—3% РНК и около 1% ДНК. По данным разных авторов, эти величины несколько колеблются, что может зависеть от неодинаковых способов изоляции препаратов, но в общем более или менее сходны. Углеводные компоненты специально не исследовались, однако суммарные определения содержания углеводов показывают, что оно составляет около 5% во внутренней мембране и около 10% в наружной (Перевощикова и др., 1968).
Электрофоретическое разделение белков ядерных мембран показывает большое число фракций, среди которых значительное место занимают белки основного характера, типа гистонов (Збарский и др., 1969; Zbarsky
32 СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
et al., 1969; Перевощикова, Ночвина, 1973). Большое число фракций и явное отличие электрофоретической картины от таковой мембран эндоплаз-матического ретикулума известно также из работы Моннерон и др. (Моппе-ron et al., 1972). Часть белков ядерной оболочки, по-видимому, носит весьма гидрофобный характер и плохо растворяется в обычных белковых растворителях как при подкислении, так и подщелачивании (Збарский и др., 1963; Збарский, 1969). Наконец, некоторые кислые белки, вероятно, входят в состав немембранных структур ядерной оболочки, например фиброзного слоя (Stelly et al., 1970), аппарата пор (Koshiba et al., 1970).
Разные авторы обнаруживают неодинаковое содержание РНК в ядерной оболочке, что, очевидно, зависит от метода изоляции. Наибольшие величины были найдены в мембранах, полученных путем экстракции ядер, изолированных в концентрированной сахарозе, разведенной лимонной кислотой (Bornens, 1968). Приблизительно такие же количества были обнаружены у ооцитов амфибий морфологическими и цитохимическими методами, примем главная масса РНК ядерной оболочки была связана с порами (Scheer, 1972). При попытке выделить РНК наружной ядерной мембраны экстракцией изолированных ядер тритоном Х = 100 и дифференциальным центрифугированием было получено очень небольшое количество РНК, составляющее лишь около 0,2% клеточной РНК печени крысы. Эта РНК не отличалась по седиментационным свойствам и удельной радиоактивности от рибосомной РНК клетки и, как полагают авторы, не содержала транспортных,активных форм (Whittle et al., 1968). При экстракции наружной ядерной мембраны 2,5%-ной лимонной кислотой радиоактивность связанной с ней РНК оказалась промежуточной между ядерной и цитоплазматической РНК с константами седиментации 28S и 18S (Smith et al., 1969). Анализ собственно мембранной РНК изолированных ядерных оболочек печени крысы выявил характерные для мембран компоненты с высоким содержанием гуанина и константами седиментации 10S — 12S и выше 30S (Давыдова и др., 1973).
Хотя разные препараты ядерной оболочки содержат неодинаковые количества ДНК в зависимости от доли попадающего в препарат хроматина, небольшая часть ДНК (около 1% от сухого веса ядерной оболочки), по-видимому, прочно ассоциирована с последней. Эта ДНК интересна в связи с вопросом об инициации репликации ДНК ядра и будет рассмотрена ниже.
В ядерной оболочке содержится около половины общего количества липидов ядра, причем фосфолипидный состав ядра в целом и ядерной оболочки очень близок (Lemarchal, Bornens, 1969; Кузьмина и др., 1969, Збарский, 19726). Данные, полученные на печени крысы (Keenan et al.,
1970) и печени свиньи (Kleining, 1970) совпадаю^. Яцерные оболочки характеризуются относительно низким содержанием холестерина, высоким — фосфатидилхолина и, по-видимому, присутствием кардиолипина, который, однако, обнаруживают не все авторы.
Ферментативный аппарат ядерной оболочки
Исследование изолированной ядерной оболочки и ядерных мембран, а также гистохимические реакции на ряд ферментов указывают на богатый и своеобразный ферментативный аппарат ядерной оболочки, что может свидетельствовать о ее важных и многообразных физиологических функ-
