Биохимия клеточного цикла - Вольпе П.
Скачать (прямая ссылка):
Иными словами, в «старой» клетке происходит активная мобилизация субчастиц рибосом для построения мо-носом с последующим быстрым образованием полисом.
И наконец, рис. 27 показывает, что биосинтез белков наиболее интенсивно протекает в двух фазах клеточно-
го цикла — Gi и G2. Напротив, в фазе S, для которой характерен синтез ДНК, отмечается спад белкового синтеза. Таким образом, еще раз подтверждается правило «или ДНК, или белок» [64].
17. Макромолекулярные синтезы
в клеточном цикле пересекаются
в системе «орбит»
На рис. 28 показана хронология различных этапов передачи генетической информации. Макромолекулярные синтезы, происходящие на протяжении клеточного цикла, представлены здесь в виде пересекающихся орбит [1]:
а) ядерная ДНК реплицируется в фазе S;
б) митохондриальная ДНК реплицируется частично в период синтеза ядерной ДНК, а частично в фазе G2;
в) метилирование старых цепей ядерной ДНК происходит одновременно с синтезом новых цепей ДНК в фазе S;
г) рибосомальная РНК (составляющая 80% всей РНК) синтезируется главным образом в фазе Gj (так что в клеточном цикле соблюдается правило «или ДНК, или РНК»);
д) синтезированная рРНК подвергается процессингу (в фазе Gi преобладает ее синтез, в фазе G2— процессинг; таким образом, здесь соблюдается принцип «или синтез рРНК, или ее созревание»);
е) что касается белков, то их синтез происходит в фазах Gi и G2 и резко понижен в фазе S (орбита белкового синтеза не идет параллельно с орбитой синтеза ДНК, но она параллельна орбите синтеза рРНК). Это указывает еще на две закономерности клеточного цикла: «или ДНК, или белок» и «когда РНК, тогда и белок».
Процесс транскрипции, как правило, не перекрывается с процессом дупликации генов, тогда как трансляция может идти одновременно с транскрипцией.
На рис. 28 отражен еще один важный феномен: фаза митоза (М) в клеточном цикле представляет собой период относительной инертности, наступающий после окончания молекулярных синтезов [1].
\А
I
Рис. 28. «Орбитальная модель» распределения макромолекулярных синтезов в жизненном цикле клеток HeLa [1]. Координаты такие же, как на рис. 22. Стрелкой указана точка асимметрии («инертная» точка) макромолекулярных синтезов (фаза М). Л — линия асимметрии. «Орбиты»: - - - - репарация ядерной ДНК (постоянна в течение клеточного цикла);--------репликативный синтез ДНК (для ядерной
ДНК максимум в фазе S, для митохондриальной ДНК в фазах S и
Сг); •---------метилирование ядерной ДНК (максимум в фазе S);
—..—..— транскрипция и-------------------трансляция, с апогеями
орбиты в фазах Gi и G2.
Это несколько изменяет наше представление о клетке, основанное на данных морфологии. Действительно, в морфологическом плане фаза М выглядит как динамичный период со сменой различных подфаз (профазы, метафазы, анафазы и телофазы), в то время как интеркинез внешне представляется периодом «покоя» из-за исчезновения видимых хромосом. Все это заставило нас обратиться к внутренней «геометрии» эукариотических клеток, основанной на динамической модели процессов репликации генов, транскрипции и трансляции, развертывающихся на протяжении клеточного цикла [1].
Разумеется, эта «геометрия» не могла не рассматриваться как новая аналитическая основа, с одной стороны, для изучения макромолекулярных взаимодействий между вирусом и клеткой и, с другой стороны, для дальнейшего развития генетической инженерии и химиотерапии злокачественных опухолей, поскольку, как мы увидим, многие цитостатические препараты являются фазоспецифическими.
Гигантские полисомы, организованные на РНК полиовируса в клетках HeLu (Darnell et al.} Perspectives in Virology, vol. IV, p. 16—33,
1965).
У. Литическая вирусная инфекция
18. Всегда ли возможно заражение клетки
вирусом, вызывающим литическую инфекцию!
Рассмотрим взаимодействие между РНК-содержащим вирусом и эукариотической клеткой на примере вируса полиомиелита и клеток HeLa. Где может находиться в соответствии с «орбитальной» схемой (см. рис. 28) специфический момент клеточного цикла, удобный для проникновения вируса и успешного развития инфекции?
Легко понять, что не может быть безразлично, в какой фазе вирус проникнет в клетку — в Gi или G2, в М или S. Геометрическая гармония «орбит» должна была бы нарушиться при вмешательстве вируса, проникшего в клетку извне.
По-видимому, геном полиовируса — одноцепочечная РНК [65], ведущая себя внутри клетки-хозяина как мРНК [66], — не может не вступать в конкуренцию с клеточными мРНК, например за связывание с рибосомами, необходимыми для его трансляции [I]. Следовательно, «законы» клеточного микрокосма (рис. 28) должны измениться, если в клетку проникнет экзогенная мРНК, происходящая не из клеточного ядра, а из внешней среды (см. рис. 3).
При участии вирусной мРНК в цитоплазме клетки-хозяина образуются белки капсида вирусной частицы (как известно, у полиовируса капсид состоит из четырех белков: VPb VP2, VP3 и VP4) в ущерб синтезу клеточных белков. Но как и когда это происходит?
