Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Окисление и фосфорилирование в ядерной оболочке
Вопрос об окислении и окислительном фосфорилироваяии в клеточных ядрах служил предметом многих исследований, однако из-за очень низких величин активности, получаемых на изолированных ядрах, и недостаточной уверенности в их чистоте эти результаты обычно относили за счет митохондриальных загрязнений и считали надежными только в отношении крупных ядер тимуса и лимфоидных тканей (Conover, 1967; Allfrey, 1970). Тем не менее изолированные ядерные оболочки печени крысы в модельных опытах интенсивно поглощали кислород (Кузьмина и др., 19696; 1970). Дыхание ядерных оболочек стимулировалось НАДН в присутствии экзогенного цитохрома сив таких условиях было сравнимым с дыханием изолированных митохондрий. Однако сукцинат, резко стимулирующий дыхание митохондрий, не влиял на потребление кислорода, в то время как цианид, антимицин, амитал, ротенон и другие ингибиторы дыхания эффективно подавляли поглощение кислорода изолированными ядерными оболочками (Kuzmina et al., 1969, 1970, 1974; Збарский и др., 1971).
Фосфорилирование в изолированных ядерных оболочках подавляется заменой воздуха на азот, под действием ингибиторов дыхания и разобщи-
ГЛАВА 2. ЯДЕРНАЯ ОБОЛОЧКА
35
теля фосфорилирования — 2,4-динитрофенола (Бульдяева и др., 1972). Окислительное фосфорилирование обнаружено также в ядрах и ядерных оболочках мозга крысы (Рапава и др., 1973). Это позволяет предполагать, что окисление и окислительное фосфорилирование являются общим свойством ядер и ядерных оболочек различных тканей (Збарский, 19726). Сопряжение окисления и фосфорилирования в ядерных оболочках, как и в митохондриях, сочетается с наличием на внутрен?ей ядерной мембране грибовидных элементарных частиц, обладающих аденозинтрифосфатазной активностью (Троицкая и др., 1972; Збарский и др., 1973).
В отличие от митохондрий, окислительное фосфорилирование в ядерных оболочках ве стимулируется аденозиндифосфатом и сукцинатом, однако с достаточной интенсивностью (с коэффициентом P/О около 1) протекает в присутствии НАДН и цитохрома с (Кузьмина и др., 1974). Окислительное фосфорилирование выявляется также в III (цитохромоксидэзном) пункте дыхательной цепи ядерных оболочек при торможении других пунктов ротеноном (Кузьмина и др., 1974).
Окисление и окислительное фосфорилирование в ядерных мембранах, вероятно, используются для снабжения энергией процессов, происходящих в клеточном ядре, и усиливаются во время роста и развития.
Данные, аналогичные полученным на печени крысы, в последнее время получены также и на тимусе крысы (Бетел, 1972) и печени быка (Berezney, Crane, 1972). В обоих случаях методами фракционирования ядер или изоляции ядерных мембран показана локализация окисления и фосфорилирования в ядерных оболочках. Наконец, некоторыми авторами в ядрах (Betel, 1967; Conover, 1970а) и в изолированных ядерных оболочках найдены цитохромы, соответствующие дыхательной цепи митохондрий (Ueda et al., 1969; Berezney, Crane, 1971; Matsuura, Ueda, 1972; Бетел, 1972; Гай-цхоки и др., 1973). Низкое содержание в изолированных ядерных оболочках цитохрома с, по-видимому, связано с легкой экстрагируемостью последнего при изоляции препаратов. В ядерных мембранах обнаружен и цитохром Ъь (Kasper, 1971; Berezney, Crane, 1971), однако связано ли это с загрязнением микросомами, остается неясным (Гайцхоки и др., 1973).
Пути ядерно-цитоплазматического обмена через я дерную оболочку
Вопросу о проницаемости ядерной оболочки и механизмах ядерно-цито-плазматических отношений посвящено несколько обзоров (Трошин, 1963; Feldherr, Harding, 1964; Stevens, 1967; Збарский, 1972а; Feldherr, 1972). Транспорт различных ионов, метаболитов, макромолекул, макромолеку-лярных комплексов через ядерную оболочку, по-видимому, происходит разными путями и зависит от физиологического состояния клетки. Некоторые вещества свободно проходят через ядерную оболочку, другие активно переносятся в определенном направлении специальными механизмами, а в некоторых случаях оболочка может служить препятствием, создающим барьер между нуклеоплазмой и цитоплазмой.
Ядерная оболочка, по-видимому, легко проницаема для низкомолекулярных метаболитов. Так, микрофлуориметрическое исследование на отдельных клетках в культуре показывает, что метаболиты гликолиза и нуклеотиды, введенные в цитоплазму или в ядро, практически мгновенно об-
36 СТРУКТУРНАЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТОЧНЫХ МЕМБРАН
наруживаются соответственно в ядре или цитоплазме (Kohen et al., 1971). Аналогичные результаты, свидетельствующие о довольно равномерном распределении между ядром и цитоплазмой низкомолекулярных вешеств и белков с невысоким молекулярным весом, получены также методом исследования ядер, изолированных в неводных средах. На легкую проницаемость клеточного ядра для глицерина и сахарозы указывают опыты на изолированных ядрах из печени крысы (Desmond, 1967), тем не менее транспорт аминокислот в ядро клетки, по-видимому, сопряжен с транспортом ионов натрия (Allfrey et al., 1961). Имеются также сведения о том, что транспорт аминокислот в ядро связан с активностью особой стимулируемой натрием аденозинтрифосфатазы (Klein et al., 1968). На участие АТФазы в транспорте аминокислот в изолированные ядра тимуса указывает также работа Карьялайнена (Karjalajnen, 1969).
