Если некоторые быстрометящиеся ядерные РНК служат «посредниками» переносящими информацию от генов в цитоплазму, то их, очевидно, следовало бы искать не только в ядре, но и в цитоплазме. Настойчивые поиски, которые в течение многих лет с помощью разных методов предпринимали во многих лабораториях, оказались безуспешными: в цитоплазме животных клеток не удалось обнаружить никаких фракций РНК, подобных быстрометящейся ядерной РНК . Первое указание на то, что в цитоплазме может совсем не содержаться таких фракций РНК, было получено при исследовании седиментационных свойств препаратов всей цитоплазматической РНК, экстрагированной фенолом и детергентом. При центрифугировании в градиенте плотности сахарозы в препаратах не оказалось фракций, подобных фракции быстрометящейся ядериой РНК с такой же полидисперсностью или аналогичными кинетическими свойствами. Когда стало ясно, что различное поведение быстрометящейся РНК при седиментации связано с ее чувствительностью к изменениям ионной силы раствора и к содержанию в нем катионов, цитоплазматическую РНК начали исследовать в растворах с разной ионной силой и разными концентрациями катионов; тем не менее в цитоплазме так и не обнаружили РНК с физическими свойствами быстрометящейся ядерной РНК. Наконец, решили использовать колонки с метилированным альбумином, хорошо отделяющие быстрометящуюся РНК от гетерогенной смеси других рибонуклеиновых кислот. Но опять не было обнаружено никакой РНК со свойствами, характерными для быстрометящейся ядерной РНК.
Не думаю, чтобы кто-нибудь возражал сейчас против вывода о том, что в цитоплазме и не должно содержаться никакой РНК, обладающей физическими или кинетическими свойствами быстрометящейся ядерной РНК. Эта РНК может быть выделена только из ядра, и быстрые превращения, которые она претерпевает, обусловлены ее распадом внутри ядра. Подобное заключение, так же как и само открытие быстрого обмена ядерной РНК, сначала было встречено без особого энтузиазма; однако многочисленные исследования, и в частности изучение кинетики включения метки в РНК, изучение ее седиментационных свойств, а также изучение природы и локализации ферментов, вызывающих распад РНК, подтверждают представление о том, что большая часть быстрометящейся ядерной РНК разрушается непосредственно внутри ядра. Функциональное значение таких внутриядерных превращений этой РНК пока еще не ясно, однако для объяснения этого явления выдвинуто несколько довольно правдоподобных предложений.
Короткоживущая ядерная РНК может использоваться для синтеза некоторых ядерных белков, хотя не понятно, почему матрицы для синтеза этих белков должны быть менее стабильными, чем матрицы для синтеза белков цитоплазмы. Быть может, она принимает участие в регуляции генетической активности, но пока еще не предложен хоть сколько-нибудь приемлемый механизм регуляции с помощью РНК. А быть может, само существование такой короткоживущей быстрометящейся РНК в ядре свидетельствует о том, что лишь малая часть РНК, считанной с ДНК, переходит в цитоплазму, где используется как матрица. Лично я придерживаюсь этой последней точки зрения, и в следующей главе представлю данные в пользу того, что стадией, ограничивающей процесс передачи информации от генов в цитоплазму, является не синтез матриц, а их включение в структуру, устойчивую к внутриядерному расщеплению. Я попытаюсь доказать, что синтезированная на генах РНК, прежде чем перейти в цитоплазму, должна быть защищена от внутриядерных ферментов с помощью каких-то специальных механизмов. Исходя из этого, можно считать, что РНК, разрушающаяся в ядре, представляет собой тот материал, который не был «спасен» такими механизмами.
Теперь, по-видимому, общепризнано, что в цитоплазме клетки нет РНК, схожей с быстрометящейся ядерной РНК, но тем не менее время от времени в цитоплазме обнаруживают какие-то другие минорные компоненты, которые рассматривают как молекулы-посредники, постулированные Жакобом и Моно. При экстрагировании РНК фенолом и детергентом непосредственно из цитоплазмы клетки никаких высокомолекулярных РНК, кроме рибосомных, не обнаруживается ни по поглощению ультрафиолетового света, ни с помощью радиоактивной метки. Но когда препараты РНК получают из гомогенизированных меченых клеток, то иногда выявляются меченые минорные компоненты, осаждающиеся отдельно от рибосом. Выяснилось, однако, что громадное большинство таких компонентов, находят ли их в виде свободной РНК или же в виде комплекса с белком, представляют собой артефакты, возникающие вследствие повреждения ядра при фракционировании клетки.
Когда клетки в течение короткого промежутка времени инкубируют с меченым предшественником РНК, удельная радиоактивность ядерной РНК может на два-три порядка превышать удельную радиоактивность РНК цитоплазмы. В таком случае разрыв оболочки только нескольких ядер из тысячи может привести к появлению следов меченой РНК или рибонуклеопротеида в том материале, который впоследствии собирают как «цитоплазматическую фракцию». Очевидно, сейчас нет таких методов фракционирования, которые были бы полностью свободны от подобного источника ошибок. В самом деле, показано, что когда после введения импульсной метки клетки разделяют на фракции с помощью стандартных методов, количество меченой РНК в «цитоплазматической» фракции возрастает с увеличением продолжительности гомогенизации.
Если, как уже было отмечено, быстрометящаяся РНК действительно присоединяется к рибосомам, то в цитоплазме должны быть найдены рибосомы, содержащие дополнительное количество РНК. Такие комплексы искали Перри и Келли, исследовавшие в градиенте хлористого цезия плавучую плотность рибосом, фиксированных формальдегидом. Рибосомы с присоединенной к ним дополнительной РНК должны иметь более высокое отношение РНК: белок, чем частицы без этой РНК, и, следовательно, должны осаждаться в зоне большей плотности градиента. Перри и Келли не удалось найти в цитоплазме нормальных клеток частицы, плотность которых превышала бы плотность самих рибосом, поэтому они решили, что в цитоплазме не содержится рибосом с присоединившейся к ним дополнительной РНК. Однако при этом они нашли частицы с меньшей плотностью, чем плотность рибосомных субъединиц. Эти частицы проявляют некоторую гетерогенность при седиментации, и во время инкубации с радиоактивным предшественником РНК включают метку быстрее, чем субъединицы рибосом. Тот факт, что эти частицы имеют меньшую плотность, чем плотность рибосомных субъединиц, как полагают, обусловлен либо более низким отношением РНК: белок в них, либо их повышенной гидратацией. Такие частицы нашли в клетках нескольких видов и в надежде на то, что они, возможно, непосредственно связаны с переносом генетической информации из ядра в цитоплазму, назвали их «информосомами». Однако до сих пор еще не доказано, что они и в самом деле выполняют эту функцию, и даже не ясно, присутствуют ли они обычно в клетке или же представляют собой комплексы РНК и белка, образующиеся при фракционировании клеток. Результаты исследований, проведенных не так давно Перри и Келли, показали, что из поврежденных ядер можно выделить большое количество таких частиц.
При изучении содержимого цитоплазмы разрушенных ретикулоцитов был обнаружен минорный компонент РНК, осаждающийся в области 9 S; кроме того, были представлены данные, подтверждающие предположение, что этот минорный компонент является РНК-посредником для синтеза гемоглобина. Такой вывод пока еще не окончателен, но даже если матрицы для гемоглобина действительно осаждаются в этой области градиента, то подобная находка ненамного продвигает нас в поисках средств для идентификации всего класса РНК-посредников. И нам крайне необходим метод, который позволял бы выявлять информационные РНК в цитоплазме клетки на основании химических или физических свойств, характерных для этого класса молекул. Во всяком случае ясно, что такие признаки, как скорость включения метки и полидисперсность при седиментации в градиенте плотности, нельзя больше считать достаточными для идентификации этого типа РНК2.
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