С тех пор как стали применять антибиотик актиномицин D, появилась возможность значительно расширить круг работ в этом направлении. При высоких концентрациях ктиномицин D связывается с клеточной ДНК и препятствует считыванию с нее РНК. Поэтому его используют, когда хотят произвести своего рода «физиологическую энуклеацию» (хотя этот термин, пожалуй, излишне упрощает действие антибиотика). Следует особо отметить, что актиномицин D чрезвычайно токсичен и при концентрациях, полностью подавляющих транскрипцию ДНК, вызывает быструю гибель большинства клеток. Так что, если высокие дозы актиномицина D подавляют ту или иную физиологическую функцию или какой-либо синтетический процесс, это еще не значит, что исследуемая функция или исследуемый процесс непосредственно и очень тесно связаны с транскрипцией ДНК. Показано, что актиномицин D вызывает серьезные вторичные эффекты, причем гибель клеток обусловлена многими процессами, причины которых только косвенно связаны с прекращением транскрипции ДНК. По этим же причинам нельзя делать никаких заключений о скорости распада матриц для синтеза какого-либо белка, основываясь лишь на изменении скорости синтеза этого белка, которое вызывает актиномицин D. Синтез белков может замедлиться и прекратиться по причинам, не имеющим ничего общего с гибелью матриц. Это не чисто умозрительное соображение: для одного типа клеток показано, что синтез белка, прекращенный актиномицином D, можно полностью восстановить, добавив в культуру глюкозу. Более того, теперь ясно, что высокие дозы актиномицина D могут вызывать быстрое разрушение всех видов клеточной РНК, поэтому делать какие-либо выводы о естественной продолжительности жизни матриц, исходя из опытов с актиномицином D, крайне рискованно.
Вместе с тем, если какая-то отдельная физиологическая функция длительное время сохраняется в присутствии высоких концентраций актиномицина D, то можно сказать, что эта функция не зависит непосредственно от транскрипции ДНК. Если синтез какого-нибудь белка продолжается и после того, как актиномицин D подавил практически весь синтез РНК, очевидно, можно заключить, что матрицы для синтеза этого белка стабильны, так как их не нужно постоянно заменять новыми. И если в присутствии антибиотика сохраняется способность к регуляции синтеза этого белка, то, по-видимому, можно прийти к выводу, что регуляция эта цитоплазматическая, т. е. что она происходит не на уровне транскрипции ДНК. Таким образом, в опытах с использованием актиномицина D можно доверять только положительным результатам, когда функция сохраняется в отсутствие синтеза РНК, тогда как отрицательные результаты — подавление функции — нельзя интерпретировать без дополнительных данных.
С тех пор как несколько лет назад стали применять актиномицин D, проведено столько исследований, что было бы трудно дать полный перечень случаев, когда синтез белка индуцировался в присутствии высоких доз этого вещества, а также случаев, когда в присутствии актиномицина D продолжался синтез белка и сохранялась способность к его регулированию. Ниже приведены наиболее убедительные примеры, которые привлекли мое внимание: синтез белка, вызванный оплодотворением, в яйцах морского ежа и деление этих яиц до стадии 16 клеток с дифференцировкой анимальной и вегетативной областей; синтез белка в яйцах морской звезды после оплодотворения и до образования бластулы, а также образование гаструлы, если антибиотик вводили после того, как у бластулы появились реснички; синтез ферментов трегалозо-6-фосфатсинтетазы, уридиндифосфатглюкозопирофо-сфорилазы и уридиндифосфатгалактозополисахарид-трансферазы при развитии слизевика Dictyostelium; синтез серин-дегидразы в печени млекопитающих индукция синтеза апоферритина в печени млекопитающих введением в организм железа; дифференцировка миобластов амфибий в мышечные клетки, содержащие исчерченные миофибриллы; синтез белка в клетках сердца крысы in vitro; индукция диэтилстилбэстролом синтеза специфичного фосфопротеида плазмы у молодых петушков; синтез глутаминсинтетазы в развивающейся сетчатке куриного зародыша; синтез белков хрусталика у млекопитающих; стимуляция гормонами роста синтеза белка в изолированной диафрагме крысы; снижение кортикостероидами скорости синтеза белка в печени адреналэктомированных крыс; стимуляция инсулином белкового синтеза в изолированной диафрагме и мышце сердца крысы; рост гребня у цыплят под действием андрогенов; синтез тиреоглобулина в щитовидной железе; дифференцировка и образование амилазы в развивающейся поджелудочной железе зародыша мыши; синтез специфичного фермента «коконазы» в специализированных железах шелкопряда; индукция синтеза гемоглобина в тканях куриного зародыша in vitro; синтез антител при вторичном иммунном ответе организма.
Поскольку с помощью актиномицина D полностью подавить транскрипцию ДНК очень трудно, результаты, полученные при использовании этого препарата, оказываются менее убедительными, чем результаты, полученные после непосредственного удаления ядра: всегда есть подозрение, что матрицы для синтеза исследуемого белка продолжают образовываться и входят в ту небольшую фракцию РНК, синтез которой происходит в присутствии антибиотика. Это возражение вряд ли стоит принимать во внимание в тех случаях, когда измеряется синтез белка в целом, но его невозможно обойти, если изучают синтез какого-либо одного определенного белка. Более того, нельзя забывать, что белок может накапливаться не только в результате увеличения скорости синтеза, но и в результате уменьшения скорости его распада. Трудно поверить, что синтез всех перечисленных выше белков, относящихся к самым различным классам и исследованных у очень широкого круга объектов (а здесь было упомянуто еще далеко не все, что известно), обусловлен активностью небольшой группы генов, устойчивых к действию актиномицина D; следует также отметить, что в некоторых из этих случаев накопление белка нельзя объяснить замедлением его распада.
Поэтому, очевидно, обоснован вывод, что клетки животных и растений (как простейших, так и многоклеточных) в общем подчиняются тем же закономерностям, которые были выявлены при изучении ацетабулярии. Время транскрипции и время трансляции данного гена не связаны между собой непосредственно. Матрицы для синтеза белка поступают в цитоплазму в форме, в общем устойчивой к разрушению внутри клетки, и сохраняются в ней длительное время после удаления ядра. Инициация, регуляция и репрессия синтеза белка на этих в высшей степени стабильных матрицах производится цитоплазматическими механизмами, которые могут успешно функционировать и в отсутствие ядра.
Используемая литература: Г. Харрис
Перевод с английского: М. И. Маршак
Ядро и цитоплазма: под ред. и с предисловием д-ра биол. наук Н. И. Шапиро
Москва 1973 год.
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com