Созревание ооцитов у амфибий

Яйцо обладает потенциальной способностью к развитию, и у некоторых видов, как уже было упомянуто, оплодотворение даже не обязательно. Материал, накопленный в цитоплазме ооцита, включает источники энергии и органеллы (желток и митохондрии), ферменты и предшественники синтеза ДНК, РНК и белка, запас информационных РНК, структурные белки и морфогенетические детерминанты. Частичный перечень веществ, запасенных в цитоплазме ооцита, представлен в табл. 22.1. Этот материал накапливается главным образом во время мейотической профазы 1, которая часто подразделяется на превителлогенную (от греч. – перед формированием желтка) и вителлогенную (желток-образующую) фазы.

Таблица 22.1. Клеточные компоненты, запасенные в зрелом ооците Xenopus laevis
Компонент	Приблизительное превышение соответствующего количества в клетках личинки
Митохондрии	100000
РНК-полимеразы	60000-100000
ДНК-полимеразы	100000
Рибосомы	200000
тРНК	10000
Гистоны	15000
Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты	2500
Из Laskey, 1974.

Яйца рыб и амфибий происходят от популяции оогониальных стволовых клеток, способных ежегодно давать новую генерацию ооцитов. У лягушки Rana pipiens оогенез длится 3 года. В течение первых двух лет происходит очень медленное увеличение размеров ооцита. В течение третьего года быстрое накопление желтка приводит к тому, что ооцит приобретает характерные для него размеры (рис. 22.21). Созревание ооцитов осуществляется партиями: первая генерация созревает вскоре после метаморфоза, следующая – годом позже.

Вителлогенез происходит по достижении ооцитом стадии диплотены профазы мейоза. Эта стадия характеризуется также появлением в ядре хромосом типа ламповых щеток, на которых идет активный синтез РНК (гл. 11). Желток представляет собой не

Рис. 22.21. Рост ооцитов лягушки. В течение первых трех лет жизни формируются три генерации ооцитов. На графике прослежен рост ооцитов первой генерации. (По Grant, 1953.)

Гилберт с. Биология развития: в 3-х т. Т. 3: Пер. С англ. – м.: Мир, 1995. – 352с.

276 ГЛАВА 22

Рис. 22.22. Желточная пластинка ооцита амфибии. (Фотография с любезного разрешения L. К. Opresko.)

какое-то одно вещество, а смесь продуктов, используемых для питания зародыша. Основной компонент желтка – белок с молекулярной массой 470 000 дальтон, называемый вителлогенином. Он синтезируется не в ооците лягушки (как большая часть белков желтка у таких организмов как кольчатые черви или речной рак), а в печени, и в яичник доставляется с кровью (Flickinger, Rounds, 1956). Этот крупный белок проходит между фолликулярными клетками яичника и включается в ооцит путем микропиноцитоза – отшнуровывания внутрь клетки одетых мембраной пузырьков в основании микроворсинок (Dumont, 1978). В зрелом ооците вителлогенин расщепляется на два меньших белка – высокофосфорилированный фосвитин и липопротеин липовителлин. Оба белка совместно упакованы в ограниченные мембраной желточные пластинки (рис. 22.22). Гликогеновые гранулы и липохондриальные включения служат соответственно местами хранения углеводных и липидных компонентов желтка.

Большая часть яиц характеризуется высокой степенью асимметрии, и именно во время оогенеза происходит спецификация их анимально-вегетативной оси. Данилчик и Герхарт (Danilchik, Gerhart, 1987) показали, что, несмотря на повышение концентрации желтка в ооците Xenopus примерно в десять раз в направлении от анимального к вегетативному полюсу зрелого яйца, включение вителлогенина одинаково по всей поверхности ооцита. Различия в концентрации желтка обусловлены его перемещением внутри ооцита, и это зависит от места вхождения белков желтка. Если желточные пластинки формируются в будущем анимальном полушарии, то они перемешаются внутрь, к центру клетки. Что же касается вегетативных желточных пластинок, то они не изменяют своего положения, оставаясь в течение длительного времени на периферии и постепенно увеличиваясь в размерах. Они медленно смещаются от кортекса вглубь, а их место занимают новые желточные пластинки, образующиеся у поверхности. В результате этого дифференциального внутриклеточного транспорта в вегетативном полушарии количество желтка возрастает до тех пор, пока здесь не сосредоточится около 75% желтка зрелого ооцита Xenopus (рис. 22.23). Механизм такой транслокации пока остается неизвестным.

По мере отложения желтка расположение органелл также становится асимметричным. Из аппарата Гольджи формируются кортикальные гранулы; их положение сначала не упорядочено, и они рассеяны по всей цитоплазме ооцита, но затем мигрируют к периферии клетки. К этому времени приурочена

Рис. 22.23. Установление анимально-вегетативной полярности в распределении желточных пластинок в ооците Xenopus. A. У ооцитов поздней стадии III (600 мкм) желточные пластинки поступают в клетку равномерно по всей поверхности. По мере роста ооцита (Б–В) пластинки с будущего анимального полюса смещаются к вегетативному, а пластинки вегетативного полюса своего положения не меняют. Все больше желтка поступает в яйцо по всей площади поверхности. К концу вителлогенеза (Г) все наиболее ранние пластинки (III) оказываются в вегетативном полушарии, где теперь сосредоточено около 75% желтка ооцита. Время поступления желтка в пластинки ооцита обозначено разной интенсивностью серого цвета и римскими цифрами: /// – пластинки стадии III; IV-P – пластинки ранней стадии IV; IV-П – пластинки поздней стадии IV; V – пластинки стадии V. 3П – зародышевый пузырек. (По Danilchik, Gerhart, 1987.)