8.2. Морфогенез ядрышка вследствие частичной гепатэктомии мышей и крыс.

Процессы морфогенеза ядрышек также были показаны при стимуляции клеток интактной печени к пролиферации методом частичной гепатэктомии. Так в ядрышках гепатоцитов морской свинки после резекции части органа через 2,5 и 5 часов хорошо выражен плотный фибриллярный компонент и увеличен гранулярный компонент, размеры вакуолей при этом уменьшаются; это говорит об увеличении синтеза и процессинга пре-рРНК. Через 9 часов после операции происходит расширение вакуолярного компонента и уменьшение толщины тяжей нуклеолонемы, что свидетельствует о транспорте образовавшейся рРНК. Однако внутриядерный хроматин при этом обнаруживает увеличенную степень конденсации. Авторы работы связывают это с выключением ряда генов, ответственных за синтез тканеспецифичных белков при включении в работу так называемых генов митоза.

Подобное увеличение количества гранулярного компонента, а также общего объёма ядрышка и количества фибриллярных центров, и уменьшение вакуолярной части наблюдается в течение 18 часов после частичной гепатэктомии печени мыши. Наиболее существенные изменения структуры ядрышек видны через 18-24 часа после стимуляции, когда в клетках обнаруживаются нуклеолонемные ядрышки (32%), а частота вакуолизированных снижается с 20% до 2% . Плотный фибриллярный компонент занимает 20% нуклеолонем (гранулярный – 65%) и объединяет все фибриллярные центры, число которых, по сравнению с ретикулярными ядрышками, выше, а размер – меньше. Следует отметить, что уже через 6 часов после операции около 70% внутриядрышкового хроматина декомпактизовано, а через 22 часа объём нуклеолонемы понижается. Данные о наличии рДНК подтверждаются методом серебрения.

2. Ядерно-поровый комплекс.

Ядерный поровый комплекс (ЯПК) пронизывает двухслойную ядерную оболочку и обеспечивает пассивный (за счет диффузии) и активный (требующий энергетических затрат) транспорт различных молекул между ядром и цитоплазмой.

Описанные ниже структурная организация япк и транспорт через япк (пункты 1,2,3,6) были взяты из обзора е.В. Кисилевой (Институт цитологии и генетики со ран, Новосибирск).

1. С труктурная организация.

Ядерная пора - это сложное образование, проявляющее октагональную (восьмикратную) симметрию и состоящее из 50 различных белков - нуклеопоринов (всего пора содержит около 1000 белков и имеет вес около 125 мДа). Нуклеопорины сгруппированы в комплексы, которые формируют 6 горизонтальных колец, связанных многочисленными вертикальными спицами. Многие индивидуальные компоненты ЯПК имеют субъединичное строение, что обеспечивает ее высокую пластичность в процессе молекулярного транспорта. Два периферических кольца диаметром около 120 нм - цитоплазматическое и внутриядерное ограничивают центральную часть ядерной поры, состоящую из двух зеркально симметричных отделов. Каждый из этих отделов включает 3 связанных друг с другом кольца: внутреннее, контактирующее с центральным транспортером; среднее, пронизывающее боковой участок ядерной мембраны, формирующей пору, и радиальное, расположенное в просвете между наружной и внутренней ядерными мембранами. Среднее и радиальное кольца обеспечивают прочное закрепление поры в ядерной оболочке, а внутреннее играет роль основного каркаса, вокруг и внутри которого собраны остальные компоненты поры. Центральный канал поры имеет вариабельный внутренний диаметр (меняющийся от 10 до 26 нм) и находится внутри транспортера, состоящего из 4 связанных между собой частей: 2-х симметричных тонкостенных цилиндров и 2-х одинаковых периферических гранул, которые привязаны 8-ю фибриллами к периферическим кольцам поры и закрывают оба входа в центральный канал. Транспортер занимает центральную часть внутреннего кольца поры.

Периферические отделы ЯПК являются несимметричными, что, вероятно, связано с различными механизмами ядерно-цитоплазматического транспорта молекул через пору на начальных этапах их импорта и экспорта. Со стороны цитоплазмы пора имеет 8 гранул, расположенных на цитоплазматическом кольце, как бусы на нитке, и содержащих короткие фибриллы, со стороны ядра - 8 фибрилл, отходящих от внутриядерного кольца и формирующих структуру, похожую на баскетбольную корзину (названную баскет-комплекс; от англ. basket - корзина). В неактивной поре фибриллы баскета закрывают вход в пору, а в активной - формируют дополнительное кольцо диаметром около 50 нм.

Структурная организация ЯПК у всех высших организмов, включая человека, птиц, амфибий, насекомых и высших растений сходна и является высоко консервативной. Плотность расположения пор в ядерной оболочке (ЯО) варьирует в среднем от 13 до 30 пор на 1 мкм² поверхности ядра, достигая 5000 пор на одно ядро в ооцитах лягушки и ранних эмбрионах дрозофилы. Предполагается, что все ядерные поры являются универсальными и могут обеспечивать транспорт молекул как в ядро, так и в цитоплазму. Изменение числа поровых комплексов в ЯО высших эукариот может происходить при изменении функционального состояния клеток, вероятно, за счет их образования de novo. В то же время из-за тесной связи с ламиной, фибриллярной сетчатой структурой, расположенной с внутренней стороны ядерной оболочки, ЯПК не могут изменять свое местоположение в ядерной мембране.

В отличие от высших организмов, низшие эукариоты (например, дрожжи) не имеют ламины, благодаря чему их ядерные поры могут свободно перемещаться вдоль ядерной оболочки, а их плотность в различных участках оболочки может существенно изменяться. Структура ядерных пор дрожжей до сих пор детально не изучена, хотя показано, что их диаметр (~100 нм) меньше, чем у пор высших организмов (~120 нм), а часть нуклеопоринов в них отсутствует. Вместо 50 нуклеопоринов пора дрожжей содержит только 30. Это согласуется с моделью ЯПК дрожжей, демонстрирующей ее более простое строение по сравнению с клетками высших эукариот. Так, например, в ЯПК дрожжей отсутствует радиальное кольцо в центральном компоненте поры. Однако периферические отделы в порах дрожжей также несимметричны, а центральный канал имеет те же размеры, что и аналогичный канал у высших эукариот. Наблюдаемая универсальность организации ЯПК предполагает, что именно такое строение необходимо для обеспечения возможности двунаправленного транспорта молекул через ЯПК.