Роль центросомы в динамической организации системы микротрубочек в клетке

• Автор: Алиева, Ирина Борисовна
• Шифр специальности: 03.00.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 69 с.; 20х15 см

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.
К настоящему моменту в клеточной биологии сложились два взгляда на центросому. Один базируется в основном на данных, полученных на клетках культуры ткани и, в некоторой степени, на исследованиях выделенных центросом в бесклеточных системах. Согласно этому - общепризнанному -взгляду центросома является центром организации микротрубочек, и проблемы ее изучения сводятся в основном к тому, чтобы понять, каков молекулярный механизм закладки и инициации роста микротрубочек от центросомы. Второй -классический - взгляд на центросому был сформулирован Бовери (Bovery, 1887). Согласно Бовери центросома представляет собой динамический центр клетки, то есть она ответственна за полярность клетки и за все изменения ее формы. В конце прошлого века данное представление могло быть сформулировано только в самой общей форме, поскольку практически ничего не было известно о жизнедеятельности клеток - исследователи работали лишь с фиксированными препаратами и экстраполировали свои выводы на живые клетки и ткани. После введения окраски железным гематоксилином центросома оказалось одной из немногих структур, которые можно было увидеть на фиксированном препарате. Единственность центросомы сразу поставила ее
вместе с ядром над другими органеллами, число и даже существование которых

было в то время не слишком очевидным (Wilson, 1898, 1925).
Появление электронной микроскопии, доказавшей реальность существования мембран и универсальность распространения мембранных цитоплазматических органелл, а также мощные биохимические методы исследования клеток отодвинули центросому на второй план, и даже уникальная структура центриолей, детально описанная в середине 60-х годов после введения альдегидной фиксации (Stubblefield, Brinkley, 1967; de Harven,
: o8), не смогла восстановить былого интереса к этой структуре. На "жении последних 30 лет центросомой занимаются лишь единичные - оратории, изучающие центросому через призму таких проблем, как митоз, лка микротрубочек, внутриклеточный транспорт. И при этом, несмотря .юголетнюю историю изучения центросомы, ее реальное строение как на чюпат начала настоящего исследования, так и к 100-летнему юбилею со дня .’гия этой структуры оставалось неясным. Резюмируя результаты
юбилейной конференции, посвященной этому событию, Стене и Вини (Steams, Winey, 1997) вынуждены были привести весьма упрощенную схему строения центросомы, процитировав при этом классический труд Вилсона «The Cell in Development and Heredity» (Wilson, 1925): «...центросому легче описать в физиологических терминах, чем в морфологических».
Даже в ставшем классическим учебнике Альбертса с соавторами, последний раз переизданном в 1993 году, центросома изображена крайне схематично и определяется как специализированных район цитоплазмы клетки вблизи клеточного ядра, от которого растут микротрубочки, тянущиеся, не прерываясь, на периферию клетки. Структура центросомы в деталях не проработана, схематично изображена только пара центриолей, но указано, что микротрубочки растут не от самих центриолей, а от электронноплотного перицентриолярного материала, окружающего их.
Следует, однако, отметить, что в отечественной литературе существует значительно более ранняя работа Воробьева и Ченцова (1982), в которой предложена подробная схема тонкого строения клеточного центра. Согласно этой схеме в состав центросомы входит пара центриолей (материнская и дочерняя), на материнской центриоли располагаются перицентриолярные сателлиты. Все микротрубочки, подходящие к центросоме, оканчиваются в ней на следующих структурах: головках перицентриолярных сателлитов, свободных фокусах схождения микротрубочек, боковой поверхности обеих центриолей. При этом авторы полагали, что индивидуальная микротрубочка закреплена на центросоме не постоянно, а лишь во время своего роста, после чего она с некоторой вероятностью отделяется и уходит в цитоплазму, а на ее месте может начаться рост новой микротрубочки. Такую схему функционирования центросомы авторы назвали конвейерной гипотезой сборки микротрубочек и с ее помощью объясняли происхождение свободных микротрубочек в цитоплазме, вопрос о существовании которых вплоть до последних времен большинством исследователей деликатно не поднимался.
На протяжении многих лет свободные микротрубочки в цитоплазме, с одной стороны, неоднократно наблюдали, а с другой стороны, факт их существования обходили молчанием и не обсуждали.

свободный проксимальный конец. За пределы исследуемой области от
центросомы микротрубочки практически не отходят (0,3 ± 0,2). После 60 мин воздействия общее число микротрубочек вокруг центросомы и их распределение по классам практически не изменяются. Подавляющее большинство микротрубочек закреплены на ЦОМТ, и менее 1/5 имеют свободный проксимальный конец. За пределы исследуемой области от
центросомы отходит 1,1 ±0,6 микротрубочек.
Динамика изменения числа отходящих от центросомы микротрубочек после различных сроков воздействия таксола приведена на рис. 5.
Распределение микротрубочек по классам приведено в табл. 6.
Таблица 6. Распределение микротрубочек, отходящих от центросомы в клетках культуры СПЭВ в норме и после воздействия нокодазола и таксола
Условия эксперимента Количество отходящих микротрубочек, х 1 5Х
в том числе, микротрубочек разных классов
Классы микротрубочек всего 1 класс 2 класс 3 класс 4 класс
контроль 31.2±3,6 14.6+2,0 2.6+0.9 6.2±0.4 7.811
нокодазол, 5-мин 19,4+2,9 10,8+1,6 5,2+1,4 0,7+0,3 2,7Ю
нокодазол, 10-мин 17,б±3,5 9,3±1,7 3,8±0,7 1,5+0,6 3,110
нокодазол, 20-мин 15,4+2,1 10,3+1,7 2,9+0,7 0,7±0,2 1,6Ю
нокодазол, 60-мин 25,0±2,4 16,7±1,7 5,8±0,9 0,9±0,4 1,6Ю
таксол, 10 мин 69,0±9,7 23,6+4,7 24,0+1,7 3,410,6 18,0±0
таксол, 15-мин 29,6±2,8 13,8+2,3 9,1±1,3 1,810,4 4,910
таксол, 20 мин 19,8+2,3 12,0+1,9 2,1±0,5 3,410,5 2,310
таксол, 60 мин 18,0±2,1 11,2+1,0 3,7±0,9 1,010,3 2,110
При воздействии таксола на клетки СПЭВ в первые 10 мин наблюдается значительное повышение количества микротрубочек в 1, 2 и 4 классах (табл. 6). Это повышение обеспечивает активная центриоль, количество микротрубочек, отходящих от неактивной центриоли, не изменяется. Через