Среда, 12.12.2018
БИОРЕГЕНЕРАЦИЯ
Меню сайта
Категории раздела
Мои файлы [33]
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Форма входа
Главная » Файлы » Мои файлы

1.3. Цитоплазматическая сегрегация и ассиметрия клеточного деления
18.02.2011, 09:58
Семейство белков, отвечающих за транспорт молекул через клеточную мембрану, известных под названием MDR ( multidrug resistance proteins ) за их способность помогать раковым клеткам избежать гибели от противораковых лекарств, а в нормальных клетках помогающие избавиться от токсинов, было найдено практически во всех известных организмах от одноклеточных дрожжей до высокоорганизованных организмов включая человека (Ernst et al., 2005[1]). Эволюционная консервативность этих белков свидетельствует об их важнейшей роли в жизнедеятельности клеток. Было показано, что при делении дрожжевых клеток происходит неравномерное (ассиметричное) распределение MDR белков. У материнской клетки остаются все старые MDR белки, тогда как дочерней клетке достаются все новосинтезированные MDR белки. Запас MDR белков у материнской клетки, таким образом, не обновляется – она вынуждена использовать только те MDR белки, которые достались ей при рождении. За время жизни клетки эти белки распадаются и перестают выполнять свою функцию, в результате чего в клетке начинают быстрее накапливаться токсины ограничивающие продолжительность ее жизни и способность делиться ( Eldakak et al., 2010[2]). Так, «материнская» клетка дрожжей может дать начало лишь 20-30 дочерним клеткам, прежде чем она теряет способность делиться и погибает (Willyard C. 2010[3]). Механизм цитоплазматической сегрегации, посредством, которого происходит неэквивалентное распределение старых и новосинтезированных MDR белков между материнской и дочерней клеткой пока не ясен. Не исключено, однако, что подобный механизм лежит в основе потери старыми многоклеточными организмами, включая человека, способности эффективно обновлять ткани и клетки (Bunting 2002[4]), что, в частности, обусловлено потерей стволовыми клетками способности к делению после 30-50 циклов образования дочерних клеток (Budovsky[5]).

       В 1952 году был проведен эксперимент, наглядно демонстрирующий важнейшую роль цитоплазматической сегрегации в механизмах  клеточной дифференцировки (специализации). Используя очень тонкую иглу экспериментатор сумел повернуть метафазное веретено делящихся нейробластов таким образом, что хромосомы, которые должны были мигрировать в дочернюю клетку, предназначенную для специализации в ганглий, попали в ту клетку, что была предназначена для образования нейробласта и наоборот,  хромосомы, предназначенные для нейробласта, попали в то место где должна была образоваться клетка ганглия. Несмотря на то, что хромосомы оказались не в своей клетке, ничего не изменилось в специализации клеток (Carlson, 1952[6]).Таким образом, дифференциация определяется не хромосомами, а той частью цитоплазмы, которая достается при делении дочерним клеткам. Очевидно, что еще до самого деления участок цитоплазмы предназначенный для ганглия получил необходимую информацию-инструкцию для детерминации (от лат.determinare – предопределять) в ганглий, а участок предназначенный для нейробласта инструкцию для образования нейробласта. Следовательно, клетка дифференцируется в соответствии с механизмами цитоплазматической сегрегации. Очевидно, что цитоплазматические факторы предопределяют дальнейшую активность генов хромосомы. Вместе с тем, как мы видели ранее, хранилищем информации необходимой для морфогенеза являются  хромосомы. Молекулы, ответственные за детерминацию, переходят при делении только в одну из дочерних клеток, что связано с крайне ассиметричным неслучайным распределением цитоплазмы и клеточных органелл при делении клеток (Errington et al., 2010[7]). Такие молекулы наделяют клетку способностью к экспрессии (от лат. Expressio - выражать) определенного набора генов необходимого для ее специализации.

        На примере нематоды C. elegans  было показано, что дифференцировка клеток может продолжаться   даже после блокады клеточного  деления  смесью  колхицина и цитохолазина В  в результате которого разделение цитоплазмы прекращается, но не затрагивается синтез нуклеиновых кислот. При этом у одной клетки появляется целый набор свойств, в норме характерных для разных специализированных потомков этой клетки (Laufer et al.,1980[8]).

[1] Ernst R, Klemm R, Schmitt L, Kuchler K. (2005) Yeast ATP-Binding Cassette Transporters: Cellular Cleaning Pumps. Methods in Enzymology.;400:460–484. 
[2] Eldakak A., Rancati G., Rubinstein B., Paul P., Conaway V., Li R., (2010) Asymmetrically inherited multidrug resistance transporters are recessive determinants in cellular replicative aging. Nature Cell Biology. 12, 799–805, doi:10.1038/ncb2085 
[3] Willyard C.(2010) Of cellular dynamics. Deccan Herald content 90834 
[4] Bunting KD. (2002) ABC Transporters as Phenotypic Markers and Functional Regulators of Stem Cells. Stem Cells;20:11–20 
[5] Budovsky A., Vadim E. Fraifeld V.E., Aronov S (2010) Biogerontology. Linking cell polarity, aging and rejuvenation DOI: 10.1007/s10522-010-9305-4 

[6]   Carlson J.G. (1952) Microdissection studies of the dividing neuroblast of the grasshopper

  .Chortophaga virifasciata. Chromosoma, 5, 199-220.

[7]  Errington R.J. Summers H.D. (2010) Single cell nanoparticle tracking to model cell cycle

      dynamics and compartment inheritance.  Cell Cycle, 9(1), 121-130.

[8]   Laufer J., Barricalupo P., Wood W.B  (1980) Segregation of developmental potential

       in early embryos of Caenorhabditis elegans.  Cell ,  19, 569-577.





Категория: Мои файлы | Добавил: анатомнет
Просмотров: 2866 | Загрузок: 0 | Комментарии: 2 | Рейтинг: 2.0/1
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Copyright MyCorp © 2018
    Бесплатный хостинг uCoz