Молекулярная биология клетки - Албертс Б.
ISBN 5-03-001985-5
Скачать (прямая ссылка):
развития, необычным способом репарации повреждений и поразительной
способностью видоизменяться в дифференцированном состоянии.
17.6.1. Новые клетки скелетных мышц образуются путем слияния
миобластов [2, 34]
В предыдущей главе было описано, каким образом определенные клетки,
происходящие из сомитов на очень ранней стадии развития позвоночного,
детерминируются как миобласты (т.е. предшественники клеток скелетных
мышц) и мигрируют в соседнюю эмбриональную соединительную ткань -
мезенхим) (разд. 16.6.5). Как говорилось в разд. 10.1.8, это определение
судьбы клетки как миобласта (а не фибробласта, например), по-видимому,
связано с активацией специфического гена, управляющего развитием. После
некоторого периода пролиферации миобласты сливаются друг с другом,
образуя многоядерные клетки скелетных мышц (рис. 17-37). При слиянии они
претерпевают резкое изменение фенотипа в результате координированной
активации целой батареи других генов (разд. 10.1.8). После объединения
миобластов в синцитий ДНК в ядрах никогда уже больше не реплицируется.
Слияние обусловлено специфическим взаимным узнаванием между миобластами:
они не сливаются с соседними немышечными клетками. Молекулярная основа
процесса узнавания не известна.
Миобласты, размножавшиеся в культуре целых два года, все еще сохраняют
способность к дифференцировке. и при надлежащем изменении культуральных
условий они будут сливаться, образуя мышечные клетки. По-видимому,
ключевым компонентом среды, поддерживающим пролиферацию и препятствующим
дифференцировке, служит фактор роста фибробластов (ФРФ): если его
удалить, клетки быстро
100 мкм 100 мкм 35 мкм
Рис. 17-37. Миобласты in vitro пролиферируют, располагаются упорядоченным
образом, а затем сливаются, образуя многоядерные мышечные клетки.
Микрофотографии живой культуры (в фазовоконтрастном микроскопе) на
последовательных стадиях. Фото В сделано при большем увеличении; видна
поперечная исчерченность (указана длинной стрелкой), которая появляется,
как только начинает развиваться сократительный аппарат. Видны
многочисленные ядра в одной клетке (короткие стрелки). (С любезного
разрешения Rosalind Zalin.)
перестают делиться, сливаются и дифференцируются Однако система регуляции
сложна. Для осуществления дифференцировки миобласты должны, например,
прикрепиться к межклеточному матриксу. При этом процесс слияния является
кооперативным: сливающиеся миобласты, видимо, секретируют какие-то
неизвестные факторы, побуждающие к слиянию другие миобласты.
17.6.2. Мышечные клетки могут видоизменять свои свойства в результате
смены изоформ специфических белков
[35]
Однажды образовавшаяся скелетная мышечная клетка обычно сохраняется до
конца жизни животного; при этом она растет, созревает и изменяет свои
свойства в соответствии с функциональными потребностями. Геном содержит
различные варианты генов, кодирующих многие характерные белки
скелетномышечных клеток, причем сплайсинг РНК-транскриптов некоторых
генов может происходить по-разному. В результате образуется множество
вариантов (так называемых изоформ) белковых компонентов сократительного
аппарата. В процессе созревания мышечной клетки подбираются различные
сочетания изоформ, приспособленные к меняющимся требованиям в отношении
быстроты сокращения и утомляемости у плода, новорожденного и взрослого
организма.
В одной и той же мышце можно найти существующие бок о бок мышечные клетки
разных типов - каждый тип с особым набором белковых изоформ. У взрослых
животных два типа легко распознать даже невооруженным глазом. Красные
мышечные волокна, как, например, в темном курином мясе, богаты
связывающим кислород белком миоглобином. Белые мышечные волокна, такие
как в белом курином мясе, содержат гораздо меньше миоглобина. Различное
содержание миоглобина-белка. родственного гемоглобину, - отражает
различную потребность в кислороде: для красных волокон более характерно
окислительное фосфорилирование, для белых - анаэробный гликолиз.
Различные типы метаболизма в свою очередь связаны с разными типами
сократительной активности Красные волокна в ответ на стимуляцию
сокращаются медленно, они меньше подвержены утомлению и более эффек-
А Б I--------------J
100 мкм
Рис. 17-38. Два последовательных среза одного участка мышцы взрослой
курицы, окрашенные флуоресцентными антителами, специфическими для двух
разных изоформ миозина. А. Белые (быстро сокращающиеся) клетки окрашены
антителами к "быстрому" миозину. Б. Красные (медленно сокращающиеся)
клетки окрашены антителами к "медленному" миозину. (G. Gauthieret al., J.
Cell Biol, 92, 471-484, 1982.)
тивны при необходимости длительных усилий. Белые волокна дают быстрый
ответ, легче утомляются и более эффективны при отдельных быстрых
движениях. Такие мышцы, как, например, бицепсы, обычно содержат смесь
нескольких типов мышечных клеток в соотношении, оптимальном для
функционирования данной мышцы (рис. 17-38).
Изменяя хирургическим путем иннервацию мышц или искусственно стимулируя
