Трансформированная клетка - Эш Б.Б.
Скачать (прямая ссылка):
It.4. КЛЕТОЧНЫЙ ЦИКЛ
11.4.1. Ограничительные пункты
Вопросы контроля клеточного роста и неоплазии неразрывно связаны с клеточным циклом (Klevecz, Forest, 1977). По классификации, разработанной Howard и Pelc (1952), клеточный цикл у эукариотов разделен на четыре фазы: М (для митоза), S (для синтеза ДНК) и две промежуточные фазы (Gx и G2), отделяющие фазы S и М. Фаза Gi наступает между концом митоза и началом синтеза ДНК. Она наиболее вариабельна по времени и, согласно Mueller (1971), это — фаза, в которой наиболее выражены фенотипические признаки клетки. В течение цикла деления клетка проходит ряд критических ступеней, в которых может произойти остановка роста. Одна из основных ступеней появляется в Gi-фазе: известно, что при этом клетка чувствительна к голоданию, лишению сыворотки и сниженному pH окружающей среды (Prescott, 1976). Эта ступень называется точкой R (restriction) и, если клетка ее не проходит, начинается вегетативный рост (Pardee, 1974). Вегетативные клетки не имеют клеточного цикла и их состояние обычно называют фазой G0 (Lajtha, 1963). Если клет-
326
ки&рошли точку R, в них происходит репликация ДНК и в большинстве случаев они коммутируются к делению (Sisken et al., 1965). Быстрб пролиферирующие клетки не встречают препятствий при прохождении через клеточный цикл и их биохимические свойства сходны независимо от того, нормальны ли они или неопластически по своей природе (Mueller, 1971; Burger, 1973; Seitz, 1965; Robbins, Nicholson, 1975; Weinhouse, 1955; Pastan, Johnson, 1974; Johnson, Weber, 1979; Watterson et al., 1976; Mannino, Burger, 1975). Несомненно, понимание физиологической природы точки R имеет важнейшее значение для изучения контроля клеточного роста.
11.4.2. Подциклы
Понятия о клеточном цикле в последние годы изменились. Hartwell и сотрудники (Hartwell, 1971; Hartwell et al., 1970, 1973, 1974) установили присутствие двух подциклов в каждом клеточном делении дрожжевого грибка. Один подцикл представляет собой «ядерные» процессы, такие, как репликация ДНК, деление ядра и ядерная миграция. Другой — включает «цитоплазматические» процессы, такие, как появление почки и ее рост. Когда ядро мигрирует в почку соответствующего размера, возникает цитогенез, и в это время подциклы соединяются. После деления циклы снова разделяются в точке, обозначаемой «старт», которая несколько подобна точке R. Разделившись, подциклы проходят независимо один от другого» Остановка одного подцикла не нарушает развития другого, и наоборот. Присутствие раздельных ядерных и цитоплазматических подциклов также наблюдалось у Tetrahymena (Zeuthen, 1978).
11.4.3. Изменения внутриклеточного pH в течение клеточного цикла
В 1960 г. Frydenberger, Zeuthen (1960) наблюдали дыхательные циклы в дробящихся яйцах Urechis campo и Dendraster exentricus. На основании результатов наблюдений они предсказали, что внутриклеточное pH, по-видимому, варьирует в течение клеточного цикла, причем минимальные значения отмечены непосредственно перед цитокинезом или синтезом ДНК. Они определяли эти минимальные значения по повышенной продукции кислот в эти периоды, и их предсказания удивительно точно согласуются с последующими наблюдениями.
Gerson и Burton (1976) обнаружили у Physarum polycephahim один щелочный сдвиг внутриклеточного pH, возникающий перед митозом. Восстановление после щелочной перегрузки происходит путем повышенного метаболизма (см. раздел 6), что согласуется с наблюдениями Frydenberg Zeuthen (1960). Physorum — синцитиальный слизистый гриб, в котором митоз проходит без цитокинеза. В этой системе сдвиг pH составляет примерно 0,6 единицы pH по сравнению с основным уровнем — примерно 5,8 единицы. Поскольку в этих клетках практически отсутствует фаза Glt синтез ДНК начи-
327
нается сразу же после митоза. Неясно, коррелирует ли сдвиг pH с ядерным или цитоплазматическим подциклом в этой системе.
В синхронизированных Tetrahymena наблюдается два щелочных сдвига внутриклеточного pH в течение одного клеточного цикла. Tetrahymena pyriformis GL — реснитчатое простейшее, размножающееся путем амитоза. Изменения pH можно наблюдать при использовании двух различных методик синхронизации, и размах колебаний составляет 0,3—0,4 единицы pH по сравнению с базальным уровнем внутриклеточного pH 7,2 (Gillies, Deamer, 1979). При использовании метода синхронизации путем теплового шока, разработанного Zeu-then (1971), деление клеток в культуре синхронизируется на 90— 95 %, и фаза Gx практически отсутствует. В этих условиях сдвиг pH возникает непосредственно до и после цитокинеза и синтеза ДНК. Кинетика клеточного цикла при синхронизации путем голодания и питания отличается от таковой при синхронизации, полученной с помощью теплового шока (Cameron, Jeter, 1970). При использовании этого метода синхронность синтеза ДНК примерно такая же, как при использовании методики теплового шока. Однако синхронность цитокинеза явно понижена, и этот процесс запаздывает по сравнению с синтезом ДНК на несколько часов. Сдвиги pH в культурах, синхронизированных путем голодания — питания и теплового шока, удивительно сходны как по величине, так и по временной связи с синтезом ДНК. На сдвиги pH не влияют время, продолжительность или степень цитокинеза. Мы пришли к заключению, что щелочной сдвиг pH ассоциирован с ядерным подциклом, а не с цитоплазматическим.
