Знову про ядерце

Уривок з Альбертса:
Дуже корисна інформація:

9.4.17. Ядрышко-это центр образования рибосом [57]

Непрерывная транскрипция дуплицированных генов обеспечивает клетку достаточным количеством рРНК. Новосинтезированные транскрипты незамедлительно связываются с рибосомными белками с образованием рибосом. Сборка рибосом происходит в ядре, а именно в той его специфической области с диффузной структурой, которая называется ядрышком. В составе ядрышка выявляются большие петли ДНК, содержащие гены рРНК, которые с необычайно высокой скоростью транскрибируются РНК-полимеразой I. Эти петли носят название «ядрышковые организаторы». Самое начало процесса сборки рибосомы можно увидеть в электронный микроскоп: 5'-концы рРНК-транскриптов, составляющих крону «елочек», компактизуются с образованием белок-содержащих гранул (рис. 9-90). Подобные гранулы не образуются на РНК-транскриптах других типов, по-видимому, они отражают первые стадии РНК-белкового взаимодействия, происходящего в ядрышке.

Биосинтетические функции ядрышка можно изучать с помощью кратковременного радиоактивного мечения вновь синтезированной РНК [3Н]-уридином. Через различные промежутки времени, прошедшие со времени включения метки, клеточное содержимое фракционируют и выделяют меченые ядрышки (рис. 9-92). Эти эксперименты показали, что интактные 455-транскрипты сначала образуют крупные комплексы, связываясь с большим количеством различных белков, импортируемых из цитоплазмы, где синтезируются все клеточные белки. Большая часть из 70 различных полипептидных цепей, формирующих рибосому, а также 5S-pPHK включаются именно на этой стадии. Для правильного протекания процесса сборки необходимы и иные молекулы. Например, в ядрышке присутствуют и другие белки, связывающиеся с РНК, а также определенные маленькие рибонуклепротеиновые частицы (включая U3-мяРНП), которые, как полагают, катализируют сборку рибосом. Эти компоненты остаются в ядрышке, а субъединицы рибосом в готовом виде транспортируются в цитоплазму. Особенно заметным компонентом ядрышка является нуклеолин, хорошо изученный белок, который присутствует в больших количествах, и по-видимому, связывается только с транскриптами рибосомной РНК. Нуклеолин особым образом окрашивается серебром. Такое окрашивание характеризует и все ядрышко в целом.

Во время процессинга 45S-PHK этот гигантский рибонуклеопротеиновый комплекс постепенно теряет часть белков и последовательностей РНК и затем специфически расщепляется, образуя самостоятельные предшественники большой и малой рибосомных субъединиц (рис. 9-93). Через 30 мин после введения радиоактивной метки первые зрелые малые субъединицы рибосом, содержащие меченую 18S-pPHK, выходят из ядрышка и появляются в цитоплазме. Сборка больших рибосомных субъединиц, содержащих 28S, 5,85, и 5S-PHK, требует несколько больше времени (около 1ч), поэтому в ядрышке накапливается гораздо больше недостроенных больших субъединиц, чем малых.

Заключительные стадии созревания рибосом осуществляются только после выхода рибосомных субъединиц из ядра в цитоплазму. Этим достигается изоляция функционирующих рибосом от незрелых ядерных транскриптов.
9.4.18. Ядрышко-это высокоорганизованная структура внутри ядра [57]

По данным световой микроскопии большое сфероидальное ядрышко-наиболее легко выявляемая структура в ядре немитотической клетки. Неудивительно поэтому, что оно было столь скрупулезно исследовано первыми цитологами: обзор по данной теме, датированной 1898 г., содержал около 700 ссылок. К 1940 г. выяснилось, что в ядрышке находится большое количество РНК и белков, однако его биологическая роль, связанная с синтезом рибосомных РНК и сборкой рибосом, оставалась неизвестной вплоть до 60-х годов.

Некоторые детали строения ядрышка можно увидеть с помощью электронной микроскопии. В отличие от цитоплазматических органелл ядрышко не имеет мембраны, которая окружала бы его содержимое. Похоже, что оно образовано недозрелыми предшественниками рибосом, специфически связанными друг с другом неизвестным образом. На типичной электронной микрофотографии ядрышка можно различить три дискретные зоны (рис. 9-94): 1) слабоокрашенный компонент, содержащий ДНК из области ядрышкового организатора хромосомы, 2) гранулярный компонент, в состав которого входят частицы диаметром 15 нм, представляющие наиболее зрелые предшественники рибосомных частиц, и 3) плотный фибриллярный компонент, состоящий из множества тонких (5 нм) рибонуклепротеиновых фибрилл, представляющих собой РНК-транскрипты.

Размер ядрышка отражает степень его функциональной активности, которая широко варьирует в различных клетках и может изменяться в индивидуальной клетке. Так, в некоторых покоящихся клетках растений ядрышко очень мало, тогда как в клетках, продуцирующих большое количество белков, оно может занимать до 25% объема всего ядра. Изменение размеров ядрышка связано главным образом с уменьшением или увеличением доли гранулярного компонента, что, в свою очередь, вероятно, контролируется на уровне транскрипции рибосомных генов: по данным электронной микроскопии доля активных рибосомных генов, равно как и эффективность транскрипции каждого гена, изменяется в зависимости от обстоятельств.


9.4.19. После каждого митоза ядрышко образуется заново из специфических участков хромосомы [58]

Внешний вид ядрышка заметно меняется в зависимости от фазы клеточного цикла. С началом митоза ядрышко уменьшается в размерах, а затем вовсе исчезает по мере того, как происходит конденсация хромосом и прекращается синтез всех типов РНК; как правило, в метафазной клетке ядрышко не обнаруживается. В конце митоза (в телофазе), когда возобновляется синтез рибосомных РНК, миниатюрные ядрышки вновь возникают на участках хромосом, содержащих гены рибосомной РНК (рис. 9-95).

В клетках человека гены рРНК локализуются на концах пяти пар хромосом, т.е. на 10 хромосомах из имеющихся 46 (см. рис. 9-40). Поэтому сразу после митоза в клетке человека образуется 10 маленьких ядрышек; их редко удается увидеть, так как они быстро растут и сливаются друг с другом в одно большое ядрышко, типичное для многих интерфазных клеток (рис. 9-96).

Что же происходит с РНК и белковым компонентом дезагрегировавшего в процессе митоза ядрышка? По-видимому, какая-то часть их распределяется по всем метафазным хромосомам и переносится в ядра дочерних клеток. В телофазе митоза при деконденсации хромосом эти «старые» ядрышковые компоненты могут участвовать в построении новых ядрышек.