Актомиозин из равдомиосарком и генетическая регуляция цитодифференцировки
Диссертация
Автор: Матвеев, Владимир Владимирович
Название: Актомиозин из равдомиосарком и генетическая регуляция цитодифференцировки
Справка: Матвеев, Владимир Владимирович. Актомиозин из равдомиосарком и генетическая регуляция цитодифференцировки : диссертация кандидата биологических наук : 03.00.17 Ленинград, 1983 111 c. : 61 85-3/1084
Объем: 111 стр.
Информация: Ленинград, 1983
Содержание:
Введение:
ОПУХОЖ, АКТОШОЗШ И ЦЙТОДИФФЕРЕЩИРОВКА Исследование генной экспрессии в опухолевых клетках может быть источником данных, полезных для выяснения механизма цитодифференцировки. Анализ полипептидного состава опухолевого актомиозина (в качестве белкового этапа исследования такого рода) составляет основу настоящей работы. Рассмотрим предварительно ее важнейшие элементы: опухоли, белки, суждения о регуляции генной экспрессии и цитодифференцировки.Цитодифференцировка В основе процесса цитодифференцировки лежит, как принято считать, регуляция генной экспрессии. Вследствие этой регуляции изменяется состав клеточных белков. Разнообразие таких изменений, включающее появление, исчезновение, увеличение или у1.юньшение содержания отдельных полипептидов и их групп /41,119,133,137/ свидетельствует о разнообразии актов регуляции генной экспрессии, которые можно систематизировать следующим образом.1. Некоординированные изменения генной экспрессии: а) инициация или прекращение экспрессии отдельных генов вне связи с какими-либо другими; б) усиление или ослабление экспрессии отдельных генов.2. Координированные изменения генной экспрессии: а) одновременная инициация или прекращение экспрессии группы генов; б) прекращение экспрессии одного или нескольких генов в момент инициации экспрессии другого гена или группы (взшшоисключения); - б в) одновременное прш.юпропорциональное изменение экспрессии группы генов; г) одновременное обратнопропорциональное изменение экспрессии двух генов или генных групп; д) непропорциональные координированные изменения генных активностей; е) жесткая координация, однозначно определяющая соотношение количеств генных продуктов; ж) не жесткая координация, допускающая варьирование соотношения генных продуктов в некоторых пределах (в завистюсти от привходящих обстоятельст).3. Кратковременные изменения генной экспрессии (и координированные, и некоординированные).4. Долговременные изменения генной экспрессии (и координированные, и не координированные).Для осуществления большого количества различных регуляторных актов в клетках должны существовать один или несколько полифункциональных или большое количество монофункциональных регуляторных элементов, различающихся по структуре и воздействию на reni^ jno экспрессию.Для обнаружения и исследования значительного количества различных регуляторных элементов необходимо проанализировать дифференцировочные изменения в такой группе генов, которая (а) достаточно велика, (б) большинство компонентов которой экспрессируются не независимо друг от друга и (в) обладают связанными с цитодифференцировкой фенотипическими проявлениями, совместшлыгш с приведенной выше схемой регуляторных актов. -. 7 Актомиозин Одна из групп генов, удовлетворяющая выдвинутым выше требованиям, - гены, кодирующие сократительные белки, насколько можно судить по следукяцим данным. В настоящее время выделено и охарактеризовано большое количество сократительных белков; многие из них имеют несколько изоформ; молекулы некоторых из них состоят из нескольких неидентичных субъединиц; суммарное количество известных полипептидов сократительной системы достигает в клетках высших животных нескольких десятков /39,49,74,96,133/. Построение в процессе цитодифференцировки сократительного аппарата и поддержание его в дифференцированных клетках требует строгой координации синтеза соответствующих полипептидов. Это следует и из данных о высокоупорядоченной структуре некоторых типов сократительного аппарата /38,50,53,77,78,103,107,117/ и из результатов определения относительных количеств сократительных белков и их субъединиц в нормальных тканях, клетках, миофибриллах и фила1яентах /26,35, 44,49,83,87,106,108,125,130/. В клетках различных типов и на разных этапах цитодифференцировки синтезируются различные наборы полипептидов сократительной системы и различные относительные количества последних /29,31,32,33,34,36,46,47,51,59,62,72,75,85,91, 92,94,97,100,113,115,135,136/. Состав каждого из таких частично перекрывающихся наборов постоянен и может рассматриваться как константа, характеризуклцая клеточный тип или стадию дифференцировки.Но накопление актина-с», происходит в 3-4 раза быстрее. Картина же изменений экспрессии генов, кодирующих миозиновые легкие цепи L26 ("эмбриональная" легкая цепь /129,134/), Ъ25 и Ы б относительно сложна. В начале процесса образования миосимпластов синтезируются и накапливаются L26 и Ь18 (одновременно с Н^ ).Методы выделения и анализа сократительных белков из различных тканей и клеток достаточно хорошо разработаны /4,7,8,9,17, 18,19,40,45,76,114/.Морфология сократительного аппарата в некоторых случаях исключительно благоприятна для визуального контроля хода цитодифференцировки: образование миосимпластов и высокоупорядоченных миофибриллярных структур (это независимые признаки /52,137/) можно наблюдать даже при малом увеличении, используя богатый набор хорошо разработанных морфологических и ишлуноморфологических методов /28,54,63,93,111/.1Дышечные клетки - наиболее богатый и удобный источник сократительных белков - хорошо поддаются синхронизации стадий цитодифференцировки in vitro/55/.Все это вместе взятое делает гены сократительных белков привлекательным объектом для исследования механизма регуляции генной экспрессии как основы цитодифференцировки.Наилучший как с препаративной, так и с аналитической точки зрения комплекс сократительных белков - миофибриллы: их легко выделить достаточно чистыми и в большом количестве; они довольно устойчивы и при выделении сохраняют структуры и свойства, характеризующие интактный сократительный аппарат, а следовательно, можно надеяться, сохраняют все важнейшие белковые компоненты, притом в исходных соотношениях /57,73,118,133/. Но немышечные клетки и мышечные на ранних стадиях миогенеза или в некоторых патологи- II ческих состояниях (например, при злокачественной трансформации) не содержат миофибрилл. В этих случаях материалом для белковой части работы может сложить взамен миофибрилл также естественный, также богатый по составу, также довольно устойчивый, также довольно легко выделяемый комплекс сократительных белков - актомиозин (см, главы 2 и 3).Опухоли Злокачественные опухоли будут рассматриваться здесь как популяции клеток, генетический аппарат которых содержит такие наследуемые изменения, благодаря которым опухолевые клетки дифференцируются необычным образом. Дифференцировочные аномалии опухолевых клеток очень разнообразны /16,21,25,58,90,99,127,128,131/, особого внимания, в связи с проблематикой данной работы заслуживают следукяцие: 1. Отсутствие некоторых полипептидов, свойственных клеткам нормальной гомологичной ткани.2. Аномальность относительных количеств некоторых полипептидов при наличии каждого из них.3. Наличие полипептидов, не свойственных нормальным клеткам данного типа.4. Сочетание признаков, характерных для различных стадий нормальной цитодифференцировки клеток данного типа, в том числе, признаков терминальной дифференцировки и ранних стадий развития.Частным случаем такой аномалии может быть "эмбриональный" фенотип опухолевых клеток, когда в число признаков, не получивших полного развития входит комплекс симптомов, используемых обычно для определения стадии цитодифференцировки.Все эти особенности опухолевых клеток сводятся к необычным " 12 сочетаниям признаков, каждый из которых может быть нормальным элементом фенотипа каких-либо не опухолевых клеток.Данные о сохранении опухолевыми клетками всей полноты генетической информации, о возможности реверсии и о возможности развития нормального организма или его отдельных частей из опухолевых клеток /1,2,95,101,112/ позволяют заключить, что эти особенности результат нарушений (обратимых, по крайней мере, иногда) в работе механизма, координирующего генную экспрессию.Таким образом,одна из существенных характеристик клеток злокачественных опухолей состоит в том, что в этих клетках условия, способствующие дискоординации генной экспрессии, преобладают над координирующими факторами.Разнообразие опухолей по степени и характеру аномальности дифференцировки свидетельствуют о том, что степени дискоординации и точки приложения активности факторов, вызывающих дискоординацию, могут быть разными. Можно надеяться, что исследование состава опухолевых полипептидов позволит обнаружить такие группы генов, дискоординация экспрессии которых имеет различные вероятности и допустимые пределы. Регуляторные элементы, контролирующие экспрессию в таких группах различаются по способности обеспечивать в опухолевых клетках нормальную координацию экспрессии, т.е. - по стабильности координации. Не одинаковая функциональная стабильность детерминирована, вероятно, структурными особенностями координирующих элементов^ Итак, опухоли могут рассматриваться как многообещающий объект для обнаружения координирующих генную экспрессию элементов, различающихся по стабильности и структуре. Это открывает перспективу сравнительного исследования таких элементов. Каковы их структурные и функциональные особенности, соответствущие различной стабильно- 13 сти? Какую роль эти особенности играют в процессе цитодифференцировки? Вот основные вопросы, к решению которых можно подойти таким образом.Остается определить тип опухолей, наиболее подходящих для таких целей. Описанные выше (раздел "Актомиозин") достоинства сократительного аппарата, в особенности скелетно-мышечного, как объекта для изучения механизма регуляции генной экспрессии и цитодифференцировки дают основания для выбора рабдомиосарком (РМС), многие из которых (если не все) можно рассматривать как продукт дифференцировочной аномалии клеток предшественников скелетно-мышечных волокон. Наиболее глубокие дифференцировочные изменения и, следовательно, наиболее богатую картину нарушений координации можно, по-видимому, наблюдать в клетках низкодифференцированных РМС (НД РМС), опухолей, которые наиболее далеки по морфологическим признакам от гомологичной им скелетно-мышечной ткани. Особенно важно следующее: если среди полипептидов, содержание которых в норме координировано, удастся обнаружить такие, относительные количества которых остаются нормальными в ЦЦ РМС на фоне глубоких нарушений координации, то тем самым будет обнаружена группа структурных генов, экспрессия которых находится под контролем координирующих элементов, относящихся к числу наиболее стабильных.По этим причинам исследование особенностей экспресии генов сократительных белков в клетках ЦЦ РМС представляется особенно многообещающим. Начало такому исследованию положено в настоящей работе, задачи которой формулируются следующим образом.1. Выделение из РМС (в первую очередь Щ РМС) белковых препаратов, богатых сократительными белками, 2. Идентификация полипептидов сократительной системы, содержа1цихся в этих препаратах. - 14 3. Определение таких свойств некоторых опухолевых сократительных белков, которые наиболее явным образом связаны с развитием и функциональной активностью сократительного аппарата.4. Определение изоформ некоторых опухолевых сократительных белков.5. Определение относительных и абсолютных количеств полипептидов сократительной системы в РМС и скелетных мышцах.6. Обнаружение таких групп опухолевых полипептидов сократительной системы, в одних из которых относительные количества компонентов соответствуют норме, в других - изменены.Наиболее важные результаты работы, полученные впервые, таковы.1. Определен качественный и количественный состав легких цепей миозина из РМС: а) миозин, выделенный как из высокодифференцированных (ВД), так и из НД РМС, содержит все легкие цепи миозина быстрых скелетных мышц, в том числе Ы б и LISP, присущие только дефинитивной изоформе; б) соотношение концентраций опухолевых легких цепей миозина отличается от соответствующего показателя миозина дефинитивных быстрых скелетных мышц; в) особенности состава опухолевых легких цепей миозина объясняется не аномальностью экспрессии миозиновых генов, а особенностями клеточного состава опухолей.2. Миозин НД РМС (А7) обладает высокой АТФазной активностью, такой же как скелетно-мышечный.3. Миозин НД РМС (А7) образует агрегаты, сходные с синтетическими миозиновыми филаментами.4. Изоформы миозина, синтезируемые клетками НД РМС ©пределе-15 ны как эмбриональная (миотубная) и дефинитивная быстрых скелетных мышц. Опухолевая ткань содержит равные количества этих изоформ.5. Определено содержание миозина и актина в БД РМС (А7).Опухолевая ткань содержит в 22.7 раза меньше ьшозина и в 6.9 раза меньше актина, чем скелетно-мышечная. В пересчете на единицу объема цитоплазмы опухолевые концентрации миозина в 8,2, актина в 2.5 раза ниже скелетно-^лышечных.6. Экспрессию генов, кодирующих субъединицы глиозина (принадлежащие как одной, так и различным изоформам миозина) контролируют высокостабильные координирующие элементы. Согласование экспрессии актиновых и миозиновых генов осуществляют менее стабильные координирующие элементы.Данные о координации экспрессии актиновых и миозиновых генов в совокупности с данными о глубоких нарушениях координации, выражающихся в сосуществовании в клетках Щ РМС признаков немышечных клеток и признаков терминальной скелетно-мышечной дифференцировки, позволяют сформулировать гипотезу о наличии в клетках млекопитающих иерархии координирующих генную экспрессию элементов, различающихся по стабильности координации, и об их роли в регуляции цитодифференцировки. Анализ опухолевых сократительных белков может рассматриваться как очень перспективный метод диагностики РМС, заслуживающий дальнейшей разработки для использования и в исследовательской, и в клинической практике. - 16
Скачивание файла! E-Mail: 1662Пароль: 1662Скачать файл. 
