Общий состав ядерного матрикса

Мы уже познакомились с тем, что в интерфазном ядре развернутые хромосомы размещаются не беспорядочно, а строго упорядоченно. Такая организация хромосомы в трехмерном пространстве ядра нужна не только лишь для того, чтоб при митозе происходила сегрегация хромосом, их обособление от соседей, да и не считая того нужна для упорядочения процессов репликации Общий состав ядерного матрикса и транскрипции хроматина. Можно полагать, что для воплощения этих задач должна существовать какая-то каркасная внутриядерная система, которая может служить объединяющей основой для всех ядерных компонент – хроматина, ядрышка, ядерной оболочки. Таковой структурой является белковый ядерный остов либо матрикс. Нужно сразу обмолвиться, что ядерный матрикс не представляет собой точной морфологической структуры: он выявляется Общий состав ядерного матрикса как отдельный морфологический гетерогенный компонент при экстракции из ядер фактически всех участков хроматина, основной массы РНК и липопротеидов ядерной оболочки. От ядра, которое не теряет при всем этом собственной общей морфологии, оставаясь сферической структурой, остается вроде бы каркас, остов, который время от времени именуют еще «ядерным скелетом».

В первый раз Общий состав ядерного матрикса составляющие ядерного матрикса (остаточные ядерные белки) были выделены и охарактеризованы сначала 60-х годов. Было найдено, что при поочередной обработке изолированных ядер печени крыс 2 М веществом NaCI, а потом ДНКазой, происходит полное растворение хроматина, а основными структурными элементами ядра остаются: ядерная оболочка, связанные с ней составляющие – нуклеонемы (ядерные нити), содержащие Общий состав ядерного матрикса белок и РНК, и ядрышки. Была высказана догадка, что фибриллы хроматина в нативных ядрах прикреплены к этим осевым белковым нитям наподобие «ершика для очистки бутылок» (см. рис. 67).

Существенно позже (середина 70-х годов) эти работы получили развитие и привели к возникновению массы новых сведений о нехроматиновых белках ядерного остова Общий состав ядерного матрикса и о его роли в физиологии клеточного ядра. В это время был предложен термин «ядерный матрикс» для обозначения остаточных структур ядра, которые могут быть получены в итоге поочередных экстракций ядер разными смесями. Новым в этих приемах было внедрение неионных детергентов, таких как Тритон Х-100, растворяющих ядерные липопротеидные мембраны Общий состав ядерного матрикса.

Последовательность обработки выделенных ядер, приводящая к получению препаратов ядерного матрикса, обогащенного белком, последующая (см. табл. 6).

Таблица 6. Экстракция (в %) ядерных компонент в процессе получения ядерного белкового матрикса

Обработка Фракция Белок ДНК РНК Фосфолипиды
1.Изолированные ядра 2. 0,2 мМ MgCl2 3. 2 M NaCl 4. 1% Тритон Х- 5.ДНКаза+РНКаза N LS HS NM NPM 2,5 6,4 97,8

Изолированные ядра, приобретенные Общий состав ядерного матрикса в смесях 0,25 М сахарозы, 0,05 М Трис-HCI буфера и 5 мМ MgCI2помещались в раствор низкой ионной силы (LS), где деградировала основная масса ДНК за счет эндонуклеазного расщепления. В 2 М NaCI (HS) в предстоящем происходила диссоциация хроматина на гистоны и ДНК, шла предстоящая экстракция фрагментов ДНК и разных белков. Следующая обработка ядер Общий состав ядерного матрикса в 1% растворе Тритона Х-100 приводила практически к полной потере фосфолипидов ядерной оболочки и получению ядерного матрикса (NM), содержащего остатки ДНК и РНК, которые дополнительно растворялись при обработке нуклеазами, в итоге чего получали конечную фракцию ядерного белкового матрикса (NPM). Он состоит на 98% из негистоновых белков, в него, не считая Общий состав ядерного матрикса того, заходит 0,1% ДНК, 1,2% РНК, 1,1% фосфолипидов.

Хим состав ядерного матрикса, приобретенный таким методом сходен у разных объектов (см. табл. 7).

Таблица 7.Состав ядерного белкового матрикса

Объект Белок ДНК РНК Фосфолипиды
Крыса, печень 97 0,1 1,2 1,1 Клеточки HeLa 92,3 1,2 0,05 6,9 Тетрахимена 97 0,1 1,2 0,5

По собственной морфологической композиции ядерный матрикс состоит,по последней мере, из 3-х компонент: периферический белковый сетчатый (фиброзный Общий состав ядерного матрикса) слой – ламина (nuclear lamina, fibrous lamina), внутренняя либо интерхроматиновая сеть (остов) и «остаточное» ядрышко (рис. 68).

Ламина представляет собой узкий фиброзный слой, подстилающий внутреннюю мембрану ядерной оболочки. В ее состав входят так же комплексы ядерных пор, которые вроде бы вмурованы в фиброзный слой. Нередко эту часть ядерного матрикса именуют фракцией «поровый Общий состав ядерного матрикса комплекс – ламина» (PCL – “pore complex – lamina”). В интактных клеточках и ядрах ламина большей частью морфологически не выявляется, т.к. к ней тесновато прилегает слой периферического хроматина. Только время от времени ее удается следить в виде относительного узкого (10-20 нм) фиброзного слоя, размещающегося меж внутренней мембраной ядерной оболочки и Общий состав ядерного матрикса периферическим слоем хроматина.

Структурная роль ламины очень велика: она образует сплошной фиброзный белковый слой по периферии ядра, достаточный для того, чтоб поддерживать морфологическую целостность ядра. Так удаление обеих мембран ядерной оболочки при помощи Тритона Х-100 не вызывает распада, растворения ядер. Они сохраняют свою овальную форму и не расплываются даже в Общий состав ядерного матрикса случае перевода их в низкую ионную силу, когда происходит набухание хроматина.

Внутриядерный остов либо сеть морфологически выявляется только после экстракции хроматина. Он представлен рыхловатой фиброзной сетью, располагающейся меж участками хроматина, нередко в состав этой губчатой сети входят разные гранулки РНП-природы.

В конце концов, 3-ий компонент ядерного матрикса – остаточное ядрышко Общий состав ядерного матрикса – уплотненная структура, повторяющая по собственной форме ядрышко, также состоит из плотно уложенных фибрилл.

Морфологическая выраженность этих 3-х компонент ядерного матрикса, так же как и количество во фракциях, находится в зависимости от целого ряда критерий обработки ядер. Идеальнее всего элементы матрикса выявляются после выделения ядер в относительно больших (5 мМ Общий состав ядерного матрикса) концентрациях двухвалентный катионов.

Найдено, что для выявления белкового компонента ядерного матрикса огромное значение имеет образование дисульфидных связей. Так если ядра за ранее инкубировать с иодацетамидом, препятствующим образованию S-S связей, а потом вести ступенчатую экстракцию, то ядерный матрикс представлен только комплексом PCL. Если же использовать тетратионат натрия, вызывающий замыкание S Общий состав ядерного матрикса-S связей, то ядерный матрикс представлен всеми 3-мя компонентами. В ядрах, за ранее обработанных гипотоническими смесями, выявляются только ламина и остаточные ядрышки.

Все эти наблюдения привели к выводу, что составляющие ядерного матрикса представляют собой не застывшие жесткие структуры, а составляющие, владеющие динамической подвижностью, которые могут изменяться не только лишь Общий состав ядерного матрикса зависимо от критерий их выделения, да и от многофункциональных особенностей нативных ядер. Так, к примеру, в зрелых эритроцитах кур весь геном репрессирован и хроматин локализован в большей степени на периферии ядра, в данном случае внутренний матрикс не выявляется, а только ламина с порами. В эритроцитах 5-дневных куриных зародышей Общий состав ядерного матрикса, ядра которых сохраняют транскрипционную активность, элементы внутреннего матрикса выражены ясно.

Как было видно из табл. 7, основной компонент остаточных структур ядра – белок, содержание которого может колебаться от 98 до 88%. Белковый состав ядерного матрикса из различных клеток достаточно близок. Соответствующими для него являются три белка фиброзного слоя, и носящих заглавие ламинов. Не считая этих Общий состав ядерного матрикса главных полипептидов в матриксе находится огромное количество минорных компонент с молекулярными массами от 11-13 до 200 кД.

Ламины представлены 3-мя белками (ламины A, B, C). Два из их, ламины A и C, близки друг к другу иммунологически и по пептидному составу. Ламин B от их отличается тем, что он представляет собой Общий состав ядерного матрикса липопротеид и потому он более крепко связывается с ядерной мембраной. Ламин B остается в связи с мембранами даже во время митоза, тогда как ламины А и С освобождаются при разрушении фиброзного слоя и диффузно распределяются по клеточке.

Как оказывается, ламины близки по собственному аминокислотному составу промежным микрофиламентам Общий состав ядерного матрикса (виментиновым и цитокератиновым), входящим в состав цитоскелета. Нередко фракция выделенных ядер, также препараты ядерного матрикса содержат значимые количества промежных филаментов, которые остаются связанными с периферией ядра даже после удаления ядерных мембран.

В отличие от промежных филаментов ламины при полимеризации не образуют нитчатых структур, а организуются в сети с Общий состав ядерного матрикса ортогональным типом укладки молекул. Такие сплошные решетчатые участки, стелят внутреннюю мембрану ядерной оболочки, могут разбираться при фосфорилировании ламинов, и вновь полимеризоваться при их дефосфорилированиии, что обеспечивает динамичность как этого слоя, так и всей ядерной оболочки.

Молекулярная черта белков внутриядерного остова детально еще не разработана. Показано, что в его состав входят Общий состав ядерного матрикса ряд белков, принимающих роль в доменной организации ДНК в интерфазном ядре в разработке розетковидной, хромомерной формы упаковки хроматина. Предположение о том, что элементы внутреннего матрикса представляют собой сердцевины розеточных структур хромомеров находит доказательство в том, что полипептидный состав матрикса интерфазных ядер (кроме белков ламины) и остаточных структур метафазных хромосом Общий состав ядерного матрикса (осевые структуры либо «скэффолд») фактически схожи. В обоих случаях эти белки отвечают за поддержание петлевой организации ДНК.


obsuzhdaemie-voprosi-stanovlenie-i-razvitie-paradigmi-lingvisticheskogo-znaniya.html
obsuzhdena-i-utverzhdena-na-zasedanii-kafedri.html
obsuzhdenie-glavnoj-problemi.html