Файл: Ченцов, Ю. С. Ультраструктура клеточного ядра.pdf

Если структуру клеток, за которыми мы наблюдали во время деления в течение 2 час. при действии на них актиномицином исследовать в электронном микроскопе, то в ядрах дочерних кле­ ток видны многочисленные (на срезах 2—6) плотные тельца, имеющие тонкофибриллярное строение (см. табл. 44, е, д). Срав­ нение топографии телец с прижизненными фотографиями пока­ зывает, что эти мелкие фибриллярные образования соответствуют микроядрышкам. Собственно ядрышковую структуру этих телец доказывает их способность к сегрегации при больших дозах актиномицина, как и настоящих ядрышек в любых интерфазных яд­ рах (см. табл. 45, б, в).

Если при проведении подобного эксперимента отмыть актиномицин через 20 мин. после начала расхождения хромосом в анафазе, т. е. когда хорошо видны микроядрышки, то в дочерних ядрах наступают изменения. Примерно через 2—3 часа некоторые ядрышки увеличиваются в размерах и разрыхляются. В их соста­ ве по периферии видны немногочисленные гранулы (150—200 А). Часть микроядрышек остается без изменений.

Сходные результаты получены при инактивации профазных ядрышек УФ-микролучом (Сахаров и др., 1972). В. К. Сахаров и Л. Н. Воронкова (1968) показали, что при облучении УФ-мик­ ролучом ядрышек в профазе клетки способны делиться, но в до­ черних ядрах вместо нормальных ядрышек видны многочисленные мелкие и плотные тельца —«предъядрышки». Можно было ожи­ дать, что такое повреждение ядрышка, связанное, очевидно, с на­ рушениями синтеза РНК (Perry, Еггега, 1960), приведет к появ­ лению структур, аналогичных тем, которые возникают при действии актиномицина на делящиеся клетки.

Облучению подвергали ядрышки клеток тех же культур, ко­ торые использовали в предыдущих экспериментах на стадии поздней профазы. Интенсивность облучения была подобрана та­ ким образом, чтобы не задерживался митоз и не подавлялось деление клетки. Площадь поперечного сечения микропучка соот­ ветствовала площади поперечного сечения ядрышка средней ве­ личины.

Образующиеся в результате облучения профазного ядрышка мелкие плотные тельца в дочерних ядрах существенно отлича­ ются от обычных ядрышек не только величиной и числом, но и структурой. Они представляют собой компактные образования, состоящие главным образом из тесно расположенных фибрилл толщиной 40—80 А (см. табл. 45, а). Эти мелкие внутриядерные тельца при окраске метиловым зеленым с пиронином красятся

в красный цвет (окраска снимается РНК-азой), не дают реакции Фёльгепа. Можно считать, что эти тельца содержат РНК и что их ультраструктурная организация сходна со структурой микро­ ядрышек, возникающих при делении клеток в присутствии актикомицина.

Как нам кажется, эти опыты однозначно показали, что в от­ сутствие синтеза рРНК на хромосомах в дочерних ядрах все равно возникают предъядрышковые структуры. Следовательно, образование таких предъядрышек не может быть связано с во­ зобновлением синтетических процессов на хромосомах в телофазе, как это предполагают некоторые авторы (Swift, 1963; Stevens, 1965). Следовательно, мы должны рассмотреть другую возмож­ ность, а именно возможность переноса ядрышковых компонентов хромосомами во время деления клетки. Сам факт появления в ядрах, ингибированных актиномицином, РНК-содержащих ядрыш­ ковых структур однозначно говорит в пользу этой гипотезы. Не­ давно появились исследования, подтверждающие наши наблюде­ ния. Так, Стивенс и Прескотт (Stevens, Prescott, 1971) при обработке синхронно делящихся амеб актиномицином наблюдали фибриллярные, базофильные, ядрышкоподобные тельца в ядрах

эмбриональных клеток китайского хомячка с помощью светового микроскопа также наблюдал в ядре клеток, разделившихся в при­ сутствии актиномицина, появление многочисленных базофильных ядрышкоподобных телец. Автор делает вывод, что и РНК и белок ядрышек, по-видимому, сохраняются в течение митоза, возможно, ассоциируясь с митотическими хромосомами, и эти элементы мо­ гут вновь собираться в функциональные ассоциаты в форме мор­ фологически дискретных ядрышек в конце телофазы.

Подводя итог этим наблюдениям, судьбу ядрышка в митозе можно представить себе следующим образом. По мере затухания синтеза рРНК в средней профазе происходит разрыхление ядрыш­ ка и выход готовых рибосом в кариоплазму, а затем и в цито­ плазму (см. табл. 46). При конденсации профазных хромосом фибриллярный компонент ядрышка и часть гранул тесно ассо­ циируют с их поверхностью, образуя основу матрикса митотиче­ ских хромосом. Этот фибриллярно-гранулярный материал, синте­ зированный до митоза, переносится хромосомами в дочерние клетки. В ранней телофазе еще в отсутствие синтеза РНК по мере деконденсации хромосом происходит высвобождение компо­

структуре гранул РНП, а затем в становлении дефинитивной фор­ мы нормально функционирующего ядрышка (рис. 18).

Неясным остается роль ядрышкового организатора. Возможно, что первично в районе ядрышкового организатора происходит конденсация фибриллярного компонента, обособившегося от мно­ гих хромосом (Мирский, Осава, 1961; Беляева, Волкова, 1964). Активация же ядрышкового организатора как места матриц для синтеза рРНК приводит к развитию структуры активного яд­ рышка.

VIII. ПОВЕДЕНИЕ ЯДЁРНОЙ ОБОЛОЧКИ В МИТОЗЕ

Известно, что у большинства эукариот оболочка ядра перестает существовать как целостная структура во время деления клетки. Исключение представляют некоторые Protozoa и низшие расте­ ния, у которых кариокинез происходит внутри старой ядерной оболочки (Райков, 1967; Jenkins, 1967). Однако и в этих случаях, хотя в целом ядерная оболочка сохраняется, некоторые детали ее структурной организации могут изменяться. Так, во время деле­ ния Amoeba proteus во внешней мембране ядерной оболочки появ­ ляются многочисленные отверстия и исчезает zonula nucleum limitans (Feldherr, 1968). Аналогичные изменения в структуре оболочки происходят при делении микронуклеусов некоторых двуядерных инфузорий (Райков, 1967). Таким образом, можно говорить об определенном цикле ядерной оболочки в процессе деления клеток всех эукариот, подразумевая под этим те более или менее выраженные структурные перестройки, которые за­ трагивают как отдельные компоненты ядерной оболочки, так и всю оболочку в целом. В описании этих структурных изменений можно выделить три основных вопроса: распад оболочки, судьба ее отдельных компонентов в митозе и реорганизация оболочки вокруг дочерних ядер в телофазе. Надо сказать, что по каждому из этих частных вопросов, как и по всей проблеме в целом, име­ ется чрезвычайно мало фактического материала.

Распад оболочки ядра по времени совпадает с конденсацией хромосом, разрушением ядрышка и образованием веретена деле­ ния. Подробно процесс распада ядерной оболочки впервые описан Портером и Мачадо (Porter, Machado, 1960). По описаниям этих авторов, разрушение оболочки ядра начинается в ранней профазе с образования локальных разрывов, а затем, в поздней профазе, оболочка распадается на отдельные фрагменты, по своей форме и размерам напоминающиие пузырьки и вакуоли эндоплазмати­ ческого ретикулума. За последующие годы эти наблюдения нашли подтверждение во многих работах, так что большинство совре­ менных авторов именно таким образом представляют себе про­ цесс распада оболочки ядра (Gall, 1964; Chang, Gibley, 1968; Stevens, Andre, 1969; Поляков, 1970) (см. табл. 49). И, хотя со вре­ мени первых описаний распада оболочки ядра прошло более 10 лет, многие вопросы, которые возникают при попытке объяснить механизм этого процесса, до сих пор остаются без ответа. Прежде всего не ясно, в чем состоит причина распада ядерной оболоч­ ки — является ли разрушение оболочки ядра отражением тех про­ цессов, которые происходят в профазе с ядерными или цитоплаз­

матическими структурами, или же ее разрушение инициируется собственным, внутренним механизмом. Можно было бы предпо­ лагать, что целостность ядерной оболочки каким-то образом свя­ зана с состоянием хроматина: она начинает фрагментироваться после завершения конденсации митотических хромосом в про­ фазе. Однако в других случаях (в мейозе или в гигантских клет­ ках слюнных желез двукрылых), несмотря на то, что хромосомы полностью, или большей своей частью не контактируют с ядер­ ной оболочкой — она не разрушается и сохраняет все свои осо­ бенности, характерные для интерфазного ядра.

Не исключено, что распад оболочки ядра вызывают не ядерные, а цитоплазматические факторы. Так, по наблюдениям Байе­ ра, в профазе к ядерной оболочке подходят многочисленные мик­ ротрубочки веретена деления, которые оказывают давление на ядро, вызывая тем самым локальные разрывы мембран ядерной оболочки (Bajer, Mole-Bajer, 1969). Действительно, в зонах ядерпой оболочки, обращенных к центриоли, можно наблюдать боль­ шое количество микротрубочек, проходящих через разрывы в ядерных мембранах. Однако интересной гипотезе Байера противо­ речит тот факт, что распад ядерной оболочки происходит в клет­ ках, обработанных колхицином, когда микротрубочки веретена де­ ления разрушаются.

Другую причину распада ядерной оболочки видят Хенкок и Ризер. По их мнению, основанному главным образом на теоре­ тических рассуждениях, фактором разрыва ядерных мембран слу­ жит гистон богатый аргинином, который может высвобождаться из связи с хромосомами в профазе (Hancock, Ryser, 1967).

Косвенным подтверждением этой гипотезы служат экспери­ менты Фельдеера, в которых ядра интерфазных клеток Amoeba proteus пересаживали в делящиеся клетки, и наоборот, профазные ядра — в интерфазные клетки амёб. Как оказалось, оболочка интерфазных ядер, трансплантированных, в делящиеся амебы, не претерпевала существенных изменений. В то же время препрофазное ядро, пересаженное в цитоплазму интерфазной клетки, проходило все стадии, характерные для более поздних фаз митоза. По мнению автора, эти данные служат доводом в пользу ядерного происхождения фактора, вызывающего распад ядерной обо­ лочки, и тем самым подтверждают предположение Хенкока и Ри-

зера (Feldherr, 1968).

Еще меньше данных имеется о том, какова судьба отдельных компонентов ядерпой оболочки в митозе. Наиболее распростра­ ненное мнение состоит в том, что фрагменты распавшейся обо­ лочки ядра частично оттесняются к полюсам делящейся клетки митотическим веретеном, а частично рассеиваются в цитоплазме

(Porter, Machado, 1960; Gall, 1964; Stevens, Andre, 1969). По-

новому заставляют взглянуть на судьбу ядерной оболочки в ми­