Биохимия клеточного цикла - Вольпе П.
Скачать (прямая ссылка):
этих работ выяснилось, что в глии синтезируется мРНК с высоким молекулярным весом, которая переходит в ней-
роны, остается там в течение примерно шести часов, а затем возвращается в глию, где расщепляется [12, 13]. Таким образом, впервые было экспериментально показано,, что частица с мол. весом около 2 млн. может проходить через клеточную мембрану. Это подтверждало гипотезу^ Хидена о метаболическом обмене в системе нейрон — глия [14], а также давнюю идею анатомов прошлого века, согласно которой глия выполняет трофическую функцию по отношению к нейронам [ 15].
Нет сомнения в том, что мРНК глиальных клеток, переходя в нейрон, могла бы определять там синтез белков; дополнительно к тем, которые кодируются информационными РНК самого нейрона [12, 13]. Для чего же нужна эта помощь нейрону? Может быть, это связано с тем,, что на нейрон, поскольку он больше не делится, возложена лишь одна функция — сохранять следы памяти?
Эти вопросы, естественно, требовали дальнейшего изучения взаимоотношений между клетками, раскрытие «языка» этих отношений и вызвали особый интерес в период 1965—1970 гг. [16]. Экспериментальные данные о переходе мРНК из глии в нейрон и обратно [12,13] были подтверждены в ряде лабораторий [17—20], и сейчас это г переход считают установленным фактом [21—25].
Таким образом, в связи с проблемой временной организации контроля генной активности, и в частности мак-ромолекулярных взаимодействий между вирусом и клет-кой-хозяином, возникают два вопроса. Во-первых, нет ли' аналогии между переходом мРНК из глии в нейрон w внедрением генома РНК-вируса в клетку? Во-вторых^ проникает ли мРНК глии только в такую естественнымг образом «синхронизированную» клетку, какой является? нейрон, находящийся в фазе Gi? *
Кроме того, если вирус, входя в клетку-хозяина, блокирует синтез макромолекул, то не блокирует ли таким же образом глиальная мРНК макромолекулярные синтезы в нейронах? Если это так, то каковы здесь временные отношения [27] ? В связи с этими вопросами возникла настоятельная необходимость дальнейшего изучения процессов дупликации генов, транскрипции и трансляции на* протяжении клеточного цикла в культурах in vitro,.в отсутствие и в присутствии вирусной инфекции [1].
Биосинтез ДНК (Upjohn, Genes in Action, 1966). После расплетания двойной спирали две «старые» цепи ДНК отходят друг от друга; каждая из них достраивает себе новую, комплементарную ей цепь. Л осле окончания репликации каждая из старых цепей будет соединена с одной новой.
II. Репликация, репарация и модификация ДНК
8. Когда происходит репликация
и когда — репарация ядерной ДНК!
Как известно, ДНК — важнейший макромолекуляр-ный компонент клетки — находится в клеточном ядре (см. рис. 3).
В фазе S клеточного цикла хромосомная ДНК должна предварительно деспирализоваться, чтобы стала возможной ее дупликация (рис. 9). Но только ли в этой фазе синтезируется ДНК? В действительности для молекул ДНК предполагается два биосинтетических процесса. Первый из них — это репликативный синтез, обеспечивающий удвоение хромосом [28], а второй — репаративный синтез, необходимый для исправления нарушенных участков хромосом [29].
Почему наряду с репликативным синтезом бывает нужен и репаративный синтез ДНК? Как известно, репликация ДНК осуществляется полу консервативным способом [28]; при этом генетическая информация непрерывно передается от одного поколения другому. Понятно, что при передаче цепей ДНК дочерним клеткам в течение многих лет, веков и даже тысячелетий в структуре этих цепей могут возникать «ошибки». В связи с этим в процессе эволюции живой материи выработался механизм, способный исправлять участки ДНК, в которых появились такого рода искажения.
Если репликативный синтез как нормальный процесс, видимо, происходит в период деспирализации ДНК в фазе S, то репаративный синтез мог бы происходить и тогда, когда ДНК не полностью развернута (т. е. в другие фазы клеточного цикла).
Как видно из рис. 10, в синхронизированных клетках HeLa репликативный синтез ДНК протекает в течение фазы S клеточного цикла по сигмоидальной кривой, тогда как репаративный синтез ДНК происходит на протя-
Рис. 9. Деспирализация ДНК перед ее удвоением (Upjohn, Genes in action, 1966). Схема иллюстрирует развертывание хромосомной ДНК, которая в фазе клеточного цикла перед репликацией деспирализуется.
жении всей остальной интерфазы с некоторой постоянной интенсивностью [30]. Вне фазы S в хромосомную ДНК включается примерно в 10 раз меньше радиоактивного тимидина, чем в течение фазы S.
Следовательно, в жизненном цикле эукариотической клетки имеет место четкое программирование функций: в то время как в фазе S происходит репликативный синтез ДНК в местах ее полной деспирализации (при участии ДНК-зависимой ДНК-полимеразы [31] и ДНК-лига-зы [32, 33]), в остальных фазах клеточного цикла в случае частичной декомпактизации ДНК может происходить ее репарация. Вне фазы S, вероятно, в основном действует механизм, который при участии репаративных ферментов исправляет те участки генома, где по какой-либо причине возникли искажения [29]. Можно предположить,
