Научная статья на тему 'Судьба ядрышка в митозе: сравнительный анализ локализации некоторых форм пре-рРНК методом флуоресцентной гибридизации in situ в фибробластах мыши NIH/3T3'

Судьба ядрышка в митозе: сравнительный анализ локализации некоторых форм пре-рРНК методом флуоресцентной гибридизации in situ в фибробластах мыши NIH/3T3 Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
576
187
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Acta Naturae (русскоязычная версия)
WOS
Scopus
ВАК
RSCI
PubMed
Область наук
Ключевые слова
ЯДРЫШКО / МИТОЗ / ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ЯДРЫШКА (NDF) / ФИБРОБЛАСТЫ МЫШИ NIH/3T3 / ФЛУОРЕСЦЕНТНАЯ ГИБРИДИЗАЦИЯ IN SITU (FISH)

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Шишова К. В., Жарская О. О., Зацепина О. В.

Ядрышко основной структурный домен клеточного ядра, содержащий, наряду с белками, значительное количество рибосомных РНК (рРНК) на разных стадиях созревания (пре-рРНК). Вступление клеток млекопитающих в митоз сопровождается прекращением синтеза рРНК, распадом ядрышка и выходом пре-рРНК в цитоплазму. Однако роль цитоплазматической пре-рРНК в митозе до сих пор остается невыясненной, а сравнительный анализ «судьбы» ее различных форм на всех стадиях деления не производился. Основная цель настоящей работы изучение локализации пре-рРНК, выявляемой зондами к коровому участку внешнего транскрибируемого спейсера (5'ВшТС), внутренним транскрибируемым спейсерам (ВнТС1 и ВнТС2), а также к зрелой 28S рРНК, меченных биотином, в митотических фибробластах мыши NIH/3T3 методом флуоресцентной гибридизации in situ и конфокальной лазерной микроскопии. Показано, что при распаде ядрышка и ядерной оболочки в начале митоза разные формы пре-рРНК выходят в цитоплазму, но на хромосомах из материнской клетки в дочерние клетки переносятся ее более процессирован-ные формы. Все формы пре-рРНК и 28S рРНК выявляются в составе цитоплазматических производных ядрышка (nucleolus derived foci, NDF), формирование которых означает начало нуклеологенеза. Однако в «ранних» NDF наиболее отчетливо выявляются менее процессированные пре-рРНК, тогда как «поздние» NDF содержат преимущественно 28S рРНК. Полученные данные говорят о том, что различные формы пре-рРНК материнской клетки могут играть разную роль в формировании дочерних ядрышек, а одной из возможных функций NDF является участие в созревании пре-рРНК, сохраняющейся в цитоплазме при митозе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Шишова К. В., Жарская О. О., Зацепина О. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Судьба ядрышка в митозе: сравнительный анализ локализации некоторых форм пре-рРНК методом флуоресцентной гибридизации in situ в фибробластах мыши NIH/3T3»

УДК 576.353.3

Судьба ядрышка в митозе: сравнительный анализ локализации некоторых форм пре-рРНК методом флуоресцентной гибридизации in situ в фибробластах мыши NIH/3T3

К. В. Шишова*, О. О. Жарская, О. В. Зацепина

Учреждение Российской академии наук Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/10 *E-mail: kseniya.shishova@inbox.ru Поступила в редакцию 10.06.2011 г.

реферат Ядрышко - основной структурный домен клеточного ядра, содержащий, наряду с белками, значительное количество рибосомных РНК (рРНК) на разных стадиях созревания (пре-рРНК). Вступление клеток млекопитающих в митоз сопровождается прекращением синтеза рРНК, распадом ядрышка и выходом пре-рРНК в цитоплазму. Однако роль цитоплазматической пре-рРНК в митозе до сих пор остается невыясненной, а сравнительный анализ «судьбы» ее различных форм на всех стадиях деления не производился. Основная цель настоящей работы - изучение локализации пре-рРНК, выявляемой зондами к коро-вому участку внешнего транскрибируемого спейсера (5'ВшТС), внутренним транскрибируемым спейсерам (ВнТС1 и ВнТС2), а также к зрелой 28S рРНК, меченных биотином, в митотических фибробластах мыши NIH/3T3 методом флуоресцентной гибридизации in situ и конфокальной лазерной микроскопии. Показано, что при распаде ядрышка и ядерной оболочки в начале митоза разные формы пре-рРНК выходят в цитоплазму, но на хромосомах из материнской клетки в дочерние клетки переносятся ее более процессирован-ные формы. Все формы пре-рРНК и 28S рРНК выявляются в составе цитоплазматических производных ядрышка (nucleolus derived foci, NDF), формирование которых означает начало нуклеологенеза. Однако в «ранних» NDF наиболее отчетливо выявляются менее процессированные пре-рРНК, тогда как «поздние» NDF содержат преимущественно 28S рРНК. Полученные данные говорят о том, что различные формы пре-рРНК материнской клетки могут играть разную роль в формировании дочерних ядрышек, а одной из возможных функций NDF является участие в созревании пре-рРНК, сохраняющейся в цитоплазме при митозе.

ключевые слова ядрышко, митоз, цитоплазматические производные ядрышка (NDF), фибробласты мыши NIH/3T3, флуоресцентная гибридизация in situ (FISH).

список сокращений рРНК - рибосомная РНК; 47S пре-рРНК - 47S предшественник рРНК; NDF - цитоплазматические производные ядрышка (nucleolus derived foci); PNB - пренуклеолярные тельца; 5'ВшТС, 3'ВшТС - 5'- и 3'-внешние транскрибируемые спейсеры; ВнТС1, ВнТС2 - первый и второй внутренние транскрибируемые спейсеры; мякРНК - малые ядрышковые РНК; DAPI - 4',6-диамидино-2-фенилиндол; FISH - флуоресцентная гибридизация in situ (fluorescence in situ hybridization).

введение

Ядрышко - основной структурный домен клеточного ядра, в котором происходят транскрипция рибосомных генов (рДНК), процессинг (созревание) первичных транскриптов пре-рРНК и сборка рибосомных частиц [1, 2]. У млекопитающих три типа цитоплазматических рРНК - 18S, 5^ и 28S рРНК, синтезируются в ядрышках в виде единого предшественника, или 47S пре-рРНК. Созревание 47S пре-

рРНК в зрелые рРНК представляет собой сложный многоступенчатый процесс, который, в дополнение к химическим модификациям 18S, 5^ и 28S рРНК, включает удаление нескольких спейсерных участков, транскрибируемых в составе 47S пре-рРНК -5'-внешнего транскрибируемого спейсера (5'ВшТС), а также первого (ВнТС1) и второго (ВнТС2) внутренних транскрибируемых спейсеров (рис. 1). Как известно, созревание 18S рРНК продолжает-

01

5'ВшТС

—I-

А0 1

18S _ВнТС1 5.8S ВнТС2 * 2 ♦♦ 3

28S

3'ВшТС 02""'

47S пре-рРНК

Рис. 1. Структура первичного транскрипта (47S пре-рРНК) мыши и положение зондов, использованных для гибридизации in situ. 5'ВшТС - 5'-внешний транскрибируемый спейсер, ВнТС1 - первый внутренний транскрибируемый спейсер; ВнТС2 - второй внутренний транскрибируемый спейсер; 3'ВшТС - З'-внешний транскрибируемый спейсер. 18S, 5.8S, 28S - фрагменты пре-рРНК, соответствующие зрелым рРНК. Горизонтальные черточки внизу - положение олигонуклеотидных зондов к 5'ВшТС —+2251/+2280 (зонд 1); к ВнТС1 —+6391/+6420 (зонд 2); к ВнТС2 - +7471/+7500 (зонд 3), к 28S рРНК - +9571/9600 (зонд 4). 01, 02, A0 - известные сайты расщепления в составе пре-рРНК мыши.

4

ся около 20 мин, а 28S рРНК - около 40 мин, поэтому во фракции выделенных ядрышек выявляются не только первичные транскрипты рРНК, но и частично процессированные пре-рРНК разного размера [3]. У мыши наиболее короткоживущим является фрагмент длиной 650 п.н., расположенный с 5'-конца ВшТС - время его полужизни составляет не более 2 мин [4]. Согласно существующим представлениям, у млекопитающих удаление внутренних спейсеров начинается после завершения синтеза и отделения первичного транскрипта пре-рРНК от матричной рДНК, а время их полужизни составляет не менее 30 мин [3-5].

Хорошо известно, что у высших эукариот митоз сопровождается прекращением синтеза пре-рРНК, распадом ядрышка и выходом основных ядрышковых компонентов - белков и рРНК - в цитоплазму [6-10]. Методами биохимического [11, 12] и цитологического анализа [13] показано, что пре-рРНК, синтезированная перед митозом, сохраняется в цитоплазме клеток вплоть до его окончания, хотя роль этой стабильной пре-рРНК в митозе остается пока неизвестной. Недостаточно исследованы также особенности локализации различных форм пре-рРНК в митозе, хотя работы в этом направлении будут способствовать выяснению их роли в восстановлении ядрышек на завершающих стадиях митоза.

Восстановление ядрышек при митотическом делении клеток начинается сразу после расхождения хромосом к полюсам митотического веретена с появления в цитоплазме многочисленных дискретных телец (диаметром 0.2-2.0 мкм), получивших название «дериваты ядрышка» (nucleolus derived foci, NDF). В составе NDF на сегодняшний день описаны многие белки зрелых ядрышек, участвующие в процессин-ге пре-рРНК (В23/нуклеофозмин, С23/нуклеолин, фибрилларин и другие), U3 и U14 малые ядрышко-вые РНК (мякРНК), а также зрелые 18S и 28S рРНК.

Методами иммуноцитохимии [13, 14] и путем экспрессии белковых маркеров NDF, слитых с флуоресцентными белками [7], показано, что при завершении митоза количество NDF, содержащих белки раннего процессинга пре-рРНК (например, фибрил-ларина), постепенно уменьшается. Напротив, белки, участвующие в поздних стадиях процессинга пре-рРНК (например, В23/нуклеофозмин), сохраняются в NDF вплоть до периода G1 следующего клеточного цикла [15]. Наличие в NDF белков и мякРНК, необходимых для процессинга пре-рРНК в интерфазных ядрышках, позволяет высказать предположение, что в NDF могут осуществляться по крайней мере некоторые стадии созревания пре-рРНК, сохраняющейся в клетках при митозе. Однако экспериментально это предположение до сих пор не проверяли, а присутствие разных форм пре-рРНК в «ранних» и «поздних» NDF практически не изучалось.

Основная цель настоящей работы - сравнительный анализ локализации разных форм (интермедиатов) частично процессированной пре-рРНК и 28S рРНК на последовательных стадиях митоза в фибробла-стах мыши линии NIH/3T3 методом флуоресцентной гибридизации in situ и конфокальной лазерной микроскопии.

экспериментальная часть

Культура клеток

Фибробласты мыши линии NIH/3T3 приобретены в Российской коллекции клеточных культур Института цитологии РАН и свободны от микоплаз-мы. Клетки выращивали в среде DMEM («ПанЭко», Россия), содержащей 10% эмбриональной сыворотки теленка («HyClone», США), 2 мМ L-глутамина, антибиотики пенициллин и стрептомицин (по 250 ЕД каждого), при 370С и 5% СО2 и пересаживали дважды в неделю.

Флуоресцентная гибридизация in situ В работе использовали олигонуклеотидные зонды, меченные с 5'-конца биотином и специфически выявляющие следующие участки 47S пре-рРНК мыши: коровый фрагмент 5'-внешнего транскрибируемого спейсера (5'ВшТС, зонд 1) - 5'aga gag aga ccg atg ccg-aca cac cga tgc ( + 2251/+2280); первый внутренний транскрибируемый спейсер (ВнТС1, зонд 2) - 5'aaa-cct ccg cgc cgg aac gcg aca gct agg (+6391/+6420); второй внутренний транскрибируемый спейсер (ВнТС2, зонд 3) - 5'cag aca acc gca ggc gac cga ccg gcc (+7471/+7500); фрагмент 28S рРНК (зонд 4) - 5'gag-gga acc agc tac tag atg gtt cga tta (+9571/+9600). Синтез зондов осуществлен фирмой «Синтол» (Россия); концентрация зондов в стоковых растворах составляла около 2 мкг/мкл. Положение зондов относительно 47S пре-рРНК мыши показано на рис. 1. Из рис. 1 видно, что зонд 1 выявлял менее процессированную форму пре-рРНК, зонды 2 и 3 могли гибридизовать-ся как с длинной, так и с более короткими (т.е. более процессированными) формами пре-рРНК, а зонд 4 выявлял, в основном, зрелую 28S рРНК, но мог ги-бридизоваться и с незрелой пре-рРНК.

Клетки, выращенные на покровных стеклах, промывали фосфатно-солевым буфером (ФСБ, 140 мМ NaCl, 2.7 мМ KCl, 1.5 мМ KH2PO4 и 8.1 мМ Na2HPO4, рН 7.2-7.4) и фиксировали 4% раствором формалина («MP Biomedicals, Inc.», Франция) на ФСБ 30 мин при комнатной температуре. Промывали ФСБ (3 х 5 мин), обрабатывали 0.5% Тритоном Х-100 (10 мин при 4оС), промывали ФСБ, а затем двукратным стандартным солевым буфером (2XSSC, 0.3 M NaCl, 0.03 M Na^^O^ рН 7.0) 5 мин.

Гибридизационная смесь содержала 50% деионизо-ванного формамида («Sigma», США), 10% декстран-сульфата («Loba Chemie, Fischamend», Австрия), 5% 20XSSC (3 M NaCl, 0.3 M Na^^O^ рН 7.0) и 8 нг/мкл олигопроб. Гибридизацию проводили во влажной камере в течение 16 ч при 42оС. Затем клетки последовательно промывали 50% формамидом («Panreac», Испания) на 2XSSC (3 х 10 мин) при 42оС, 2XSSC при 42оС (10 мин) и 2XSSC (10 мин) при комнатной температуре. Места гибридизации выявляли с помощью авидина, конъюгированного с родамином («Roche», Швейцария), при разведении 1 : 200 в буфере, содержащем 4XSSC (0.06 M NaCl, 0.06 M Na^^O^ рН 7.0), в течение 1 ч при комнатной температуре. Затем клетки промывали 4х SSC (10 мин) и ФСБ (3 х 10 мин). Хроматин и хромосомы окрашивали красителем DAPI (1 мкг/мл, 4',6-diamidino-2-phenylindole, «Sigma») в течение 10 мин. Клетки заключали в Мовиол («Calbiochem», США) и изучали с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа LSM510 DuoScanMETA («Carl Zeiss»,

Германия), оснащенного аргоновым (Ar) и гелий-неоновым (He-Ne) лазерами, используя иммерсионный объектив Plan-Apochromat 63Х/ЧА (числовая апертура) 1.40. Для контроля фиксированные клетки обрабатывали РНКазой А (200 мкг/мл) на ФСБ в течение 30 мин при 37оС как подробно описано ранее [16]. Обработка РНКазой А полностью блокировала появление флуоресцентных сигналов в ядрышках в интерфазе, а также в митотических клетках после проведения FISH (не иллюстрировано). В контроле и опыте на каждую из стадий нами проанализировано не менее 20 клеток.

результаты и обсуждение

На рис. 2 показана локализация пре-рРНК и 28S рРНК в интерфазных клетках NIH/3T3. Видно, что все формы пре-рРНК выявляются только в ядрышках (рис. 2А,Б), а 28S рРНК присутствует как в ядрышке, так и в цитоплазме в зрелых рибосомах (рис. 2В). Эти наблюдения хорошо соответствуют данным, опубликованным другими авторами [5, 7, 14], однако отличаются более яркими и четкими гибриди-зационными сигналами. Мы полагаем, что это связано как с эффективностью мечения олигонуклеотидных зондов, так и с условиями постановки реакции FISH, включая параметры отмывки в буферах, которые позволяют удалять несвязанные зонды и тем самым уменьшать фоновое (неспецифическое) свечение.

Клетки на начальной стадии митоза - в профазе - мы идентифицировали по наличию длинных конденсированных хромосом, отчетливо выявляемых красителем DAPI в ядрах (рис. 2Г-Е). Известно, что в профазе все белки, участвующие в про-цессинге пре-рРНК, выходят из ядрышек в ядро и диффузно располагаются между хромосомами [9, 16-18]. К таким белкам, в частности, относятся фи-брилларин (фактор раннего процессинга пре-рРНК) [19], В23/нуклеофозмин (фактор сборки рибосом) [20] и SURF-6 (фактор позднего процессинга пре-рРНК) [16, 17]. Результаты настоящей работы показывают, что, в отличие от белков, незрелые рРНК, выявляемые зондами к 5'ВшТС (рис. 2Г), ВнТС1 (рис. 2Д), ВнТС2 (не иллюстрировано), а также к 28S рРНК (рис. 2Е), в профазе располагаются преимущественно в области ядрышек и практически отсутствуют в ядре. Нам не удалось обнаружить различий в локализации пре-рРНК, выявляемых зондами к ВнТС1 и ВнТС2. Различия в поведении пре-рРНК и белков, участвующих в ее созревании, при распаде ядрышка до сих пор описаны не были. Логично предположить, что они отражают частичное разрушение комплексов пре-рРНК с белками, сопровождающее прекращение процессинга пре-рРНК, синтезированной до начала или в самом начале митоза.

Рис. 2. Выявление пре-рРНК в клетках NIH/3T3 методом флуоресцентной гибридизации in situ с зондами к 5'ВшТС (зонд 1) (А, Г, Ж), ВнТС1 (зонд 2) (Б, Д, З) и 28S рРНК (зонд 4) (В, Е, И) в интерфазе (А-В), профазе (Г-Е) и прометафазе (Ж—И) митоза. А-И - локализация пре-рРНК и 28S рРНК; А'-И' - окраска хроматина в интерфазе и хромосом в митозе красителем DAPI. як - ядрышки; ц - цитоплазма; стрелки - пе-рихромосомный материал. Масштабные линии 5 мкм.

Рис. 3. Выявление пре-рРНК в клетках NIH/3T3 с зондами к 5'ВшТС (зонд 1) (А, Г) и ВнТС2 (зонд 3) (Б, Д) и 28S рРНК (зонд 4) (В, Е) методом FISH в метафазе (А-В) и анафазе (Г—Е) митоза. А-Е — локализация пре-рРНК и 28S рРНК; А'—Е' — окраска хроматина и хромосом красителем DAPI. ПХМ — перихромо-сомный материал; стрелки — цито-плазматические дериваты ядрышка (Г, д); ПХМ (В). Масштабные линии 5 мкм.

Распад ядерной оболочки означает переход клетки из профазы в прометафазу и проявляется в дополнительной конденсации хромосом и изменении контура, занимаемой ими области. Известно, что в промета-фазе завершается распад ядрышка, а большинство ядрышковых белков выходит в цитоплазму [15]. Согласно результатам нашей работы, в прометафазе все формы пре-рРНК отчетливо проявляются в цитоплазме и на поверхности хромосом (рис. 2Ж,З). Однако флуоресцентные сигналы, проявляемые зондом к 5'ВшТС, присутствовали на поверхности лишь некоторых хромосом (рис. 2Ж), тогда как сигналы, выявляемые зондами к ВнТС1 (рис. 2З) и ВнТС2 (не иллюстрировано), видны на поверхности всех хромосом. Аналогичную закономерность наблюдали также на последующей стадии митоза - в метафазе, когда хромосомы формируют характерную пластинку в центре клетки (рис. 3А-В'). Однако различия в ло-

кализации разных форм пре-рРНК особенно выражены в анафазе, когда хромосомы расходятся к полюсам веретена (рис. 3Г-Е'). Сравнение рис. 3Г и 3Д показывает, что зонд к ВнТС2 ярко окрашивает поверхность хромосом, тогда как зонд к 5'ВшТС c поверхностью хромосом практически не гибридизуется. Эти наблюдения позволяют заключить, что, в отличие от более зрелых (коротких) форм пре-рРНК, выявляемых зондами к ВнТС1 и ВнТС2, менее зрелая пре-рРНК, обнаруживаемая зондом к 5'ВшТС, не переносится хромосомами из материнской в дочерние клетки.

Распад ядрышка в профазе приводит к выходу в цитоплазму не только непроцессированных форм пре-рРНК, но и 28S рРНК (рис. 2Е). Поэтому, начиная с ранней прометафазы, метод FISH не позволяет различить 28S рРНК ядрышкового и цитоплазма-тического происхождения. В поздней прометафа-

5'ВшТС ; / 2Ч А 28S В

А' Б'

як як В V як Ч Ц Ч ф ч Г

В' Г

Рис. 4. Выявление пре-рРНК в клетках NIH/3T3 с зондами к 5'ВшТС (зонд 1) (А, В) и 28S рРНК (зонд 4) (Б, Г) методом FISH в ранней телофазе (А, Б) и поздней телофазе (В, Г) митоза. А—Г - локализация пре-рРНК и 28S рРНК; А'-Г' - окраска хроматина и хромосом красителем DAPI. як - ядрышки; стрелки - NDF. Масштабные линии 10 мкм.

зе (рис. 2И), метафазе (рис. 3В) и анафазе (рис. 3Е) FISH-сигналы, выявляемые зондом к 28S рРНК, располагаются в цитоплазме. Кроме того, во многих клетках более интенсивные сигналы видны на поверхности хромосом в виде перихромосомного материала (рис. 3В,Е). Присутствие перихромосом-ного материала, выявляемого пробой к 28S рРНК, может объясняться наличием как зрелой пре-рРНК, так и незрелой 28S рРНК. Это предположение находится в соответствии с результатами электронно-микроскопического анализа митотических хромосом in situ, согласно которым на поверхности хромосом находятся РНП-частицы, по размерам соответствующие рибосомам. Они представляют собой один

из основных структурных компонентов так называемого перихромосомного материала, или слоя [21]. Известно, что ядрышковые белки, входящие в состав перихромосомного материала, используются для построения ядрышек дочерних клеток. Напротив, белковый материал, не входящий в состав пе-рихромосомного слоя, в этом процессе, скорее всего, не участвует [22-24]. Можно предположить, что аналогичная закономерность существует и на уровне различных форм пре-рРНК, т.е. менее процессиро-ванные формы пре-рРНК (например, формы, выявляемые зондом к 5'ВшТС) в состав формирующихся ядрышек не включаются.

Согласно современным представлениям, одна из наиболее ранних стадий восстановления ядрышка в митозе у млекопитающих соответствует образованию NDF - цитоплазматических телец, основным компонентом которых являются белки, участвующие в процессинге рРНК [18]. Однако в клетках как животных, так и растений в составе NDF описаны также некоторые формы рРНК, включая зрелые рРНК и пре-рРНК [7, 13, 15]. Результаты, полученные в настоящей работе, однозначно говорят о том, что в клетках мыши NDF также содержат пре-рРНК, хотя характер мечения NDF зондами к разным формам пре-рРНК различается на разных стадиях митоза. «Ранние» NDF, т.е. NDF в анафазе (рис. 3Г-Е') и начале телофазы (рис. 4А'), преимущественно метятся зондом к 5'ВшТС (рис. 3Г; 4А), но практически не метятся зондом к 28S рРНК (рис. 3Е; 4Б). Напротив, в поздней телофазе и в периоде G1 (рис. 4В',Г') NDF выявляются зондом к 28S рРНК (рис. 4Г), но практически не метятся зондами к 5'ВшТС (рис. 4В), ВнТС1 и ВнТС2 (не иллюстрировано). Примечательно, что «поздние» NDF, выявляемые зондом к 28S рРНК (рис. 4Г), имеют более крупные размеры, чем NDF, которые выявляются на той же стадии митоза зондом к 5'ВшТС (рис. 4В).

Эти наблюдения позволяют заключить, что на завершающих стадиях митоза состав NDF постепенно изменяется: из них исчезают менее процессирован-ные пре-рРНК, но сохраняются или накапливаются более зрелые рРНК. Эти наблюдения свидетельствуют в пользу участия NDF в процессинге пре-рРНК, сохраняющейся при клеточном делении. Необходимо отметить, что NDF не содержат рДНК и потому не способны к синтезу 47S пре-рРНК [15]. NDF -структуры, более короткоживущие, чем ядрышки, и если процессинг пре-рРНК в них действительно происходит, то только в ограниченный отрезок времени, совпадающий с окончанием митоза. Биологический смысл этого явления может заключаться в рациональном использовании пре-рРНК, синтезированной до митоза, и в обеспечении клетки допол-

нительными рибосомами на стадии активного роста после деления.

Структурами, участвующими в формировании ядрышек на завершающих стадиях митоза, являются также пренуклеолярные тельца (PNB - pre-nucleolar bodies), называемые также проядрышками или предъядрышками [15]. Подобно NDF, пренуклеолярные тельца представляют собой дискретные образования размером до 1 мкм, содержащие ядрышко-вые факторы процессинга рРНК. В отличие от NDF, эти тельца формируются не в цитоплазме, а в ядрах дочерних клеток [25, 26]. Основные маркеры этих телец - белки, и вопрос о присутствии различных форм пре-рРНК и зрелых рРНК в пренуклеоляр-ных тельцах изучен плохо. Тем не менее показано, что пренуклеолярные тельца клеток HeLa и СМТ3 (зеленая мартышка), а также клеток растений (Pisum sativum и Allium сepa) могут содержать 32S пре-рРНК и зрелые 28S рРНК, хотя присутствие 18S рРНК в пренуклеолярных тельцах не очевидно ([15], таблица и ссылки там). Наши наблюдения показали, что в клетках NIH/3T3 пренуклеолярные тельца гибридизуются с теми же зондами, что и NDF, хотя «ранние» проядрышки практически не выявляются зондом к 28S рРНК (рис. 4Б,Б'), то есть, по-видимому, ее не содержат. Однако особенности состава рРНК в пренуклеолярных тельцах на разных стадиях существования требуют специального изучения. На цитологическом уровне эта задача может быть решена

только после разработки подходов, позволяющих сочетать высокочувствительную гибридизацию in situ с зондами к различным последовательностям пре-рРНК с выявлением маркерных белков пренуклео-лярных телец.

выводы

Предложена методика высокочувствительного выявления разных форм пре-рРНК и зрелой 28S рРНК в митотических фибробластах мыши NIH/3T3 с использованием олигонуклеотидных зондов, меченных биотином. Показано, что пре-рРНК дольше сохраняется в распадающихся ядрышках, чем белки, участвующие в ее процессинге, и не деградирует в митозе. На хромосомах из материнской в дочерние клетки переносятся лишь некоторые формы пре-рРНК. Пре-рРНК и 28S рРНК выявляются в составе цитоплаз-матических ядрышковых дериватов (NDF) сразу после их образования в анафазе или ранней телофазе. Однако незрелая пре-рРНК исчезает из состава NDF раньше 28S рРНК. Это наблюдение свидетельствует в пользу участия NDF в процессинге пре-рРНК, сохраняющейся в цитоплазме клеток при митозе. •

Настоящая работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ

(государственные контракты № 14.740.11.0121 и 14.740.11.0925).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Sirri V., Urcuqui-Inchima S., Roussel P., Hernandez-Verdun D. // Histochem. Cell. Biol. 2008. V. 129. P. 13-31.

2. Henras A.K., Soudet J., Gérus M., Lebaron S., Caizergues-Ferrer M., Mougin A., Henry Y. // Cell. Mol. Life Sci. 2008. V. 65. P. 2334-2359.

3. Wang M., Pestov D.G. // Nucl. Acids Res. 2011. V. 39. P. 18111822.

4. Kent T., Lapik Y.R., Pestov D.G. // RNA. 2009. V. 15. P. 14-20.

5. Lazdins I.B., Delannoy М., Sollner-Webb В. // Chromosoma. 1997. V. 105. P. 481-495.

6. Gautier T., Dauphin-Villemant C., André C., Masson C., Ar-noult J., Hernandez-Verdun D. // Exp. Cell Res. 1992. V. 200. P. 5-15.

7. Dundr M., Misteli T., Olson M.O. // J. Cell. Biol. 2000. V. 150. P. 433-446.

8. Hernandez-Verdun D. // The nucleolus. N.Y.: Kluwer Acad./ Plenium Publ., 2004. P. 41-57.

9. Leung A.K.L., Lamond A.I. // Crit. Rev. Eukaryot. Gene Expr. 2004. V. 13. P. 39-54.

10. DiMario P.J. // Int Rev. Cytol. 2004. V. 239. P. 99-178.

11. Pinol-Roma S. // Mol. Biol. Cell. 1999. V. 10. P. 77-90.

12. Okuwaki M. // J. Biochem. 2008. V. 143. P. 441-448.

13. Dundr M., Olson M.O. // Mol. Biol. Cell. 1998. V. 9. P. 2407-2422.

14. Beven A.F., Lee R., Razaz M., Leader D.J., Brown J.W., Shaw P.J. // J. Cell. Sci. 1996. V. 109. P. 1241-1251.

15. Жарская О.О., Зацепина О.В. // Цитология. 2007. Т. 49. С. 355-369.

16. Гурченков В.В., Ползиков М.А., Магуолас К., Романова Л.Г., Зацепина О.В. // Биоорган. химия. 2006. Т. 31. С. 578-585.

17. Magoulas C., Zatsepina O.V., Jordan P.W., Jordan E.G., Fried M. // Eur. J. Cell. Biol. 1998. V. 75. P. 174-183.

18. Angelier N., Tramier M., Louvet E. // Mol. Biol. Cell. 2005. V. 16. P. 2862-2871.

19. Turner A.J., Knox A.A., Prieto J. // Mol. Cell. Biol. 2009. V. 29. P. 3007-3017.

20. Huang N., Negi S., Szebeni A., Olson M.O.J. // J. Biol. Chem. 2005. V. 280. P. 5496-5502.

21. Chentsov Yu.S. // Russ. J. Dev. Biol. 2000. V. 31. P. 388-399.

22. Hernandez-Verdun D. // Histochem. Cell. Biol. 2006. V. 125. P. 127-137.

23. Hernandez-Verdun D. // Histochem. Cell. Biol. 2006a. V. 126. P. 135-148.

24. Olson M.O., Dundr M. // Histochem. Cell. Biol. 2005. V. 123. P. 203-216.

25. Raska I., Shaw P.J., Cmarko D. // Int. Rev. Cytology. 2006. V. 255. P. 177-235.

26. Hernandez-Verdun D. // Nucleus. 2011. V. 2. P. 189-194.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.