Биосинтез фосфолипидов в клетках миксомицета PHYSARUM POLYCEPHALUM и его изменения в ходе клеточного цикла Макаров, Петр Романович

Введение к работе

Актуальность темы: Фосфолипиды, помимо формирования липидного бислоя биологических мембранах, создающего барьер проницаемости для гдрофильных соединений, выполняют многочисленные регуляторные функции. осле того- как было обнаружено, что продукты гидролиза фосфатидилино-п'олдифосфата - 1,4,5-инозитолтрифосфат и диацилглицерол - выполняют >ль внутриклеточных мессенджеров [Berridge and Irvine, 1984], был достигнут ромный прогресс в исследованиии биосинтеза и регуляторных функций ино-то:ісодср:жгш;их фосфолипидов. Эти лиииды участвуют в передаче сигнала утрь клетки как при запуске функциональных ответов дифференцированных іеток так и при стимуляции пролиферации клеток. В большей части исследо-ний регуляторная функция фосфолипидов показана на цитоплазматической мбране. Однако в последнее время ф(юфолипаза С (фермент, участвующий в ансмембранной передаче сигнала) найдена и в ядерной мембране [Martelli et 1992] показана ее активация в ходе клеточного цикла ГІЛи et aL 1996] и 1аруженьї рецепторы к продуктам гидролиза фосфоинозитидов - инозитол-«- 11 -тетрафосфатов - на внутренней и внешней мембране ядер [Humbert et 1996]. Показана также регуляторная роль таких фосфолипидов, как фосфа-цилэтаноламин [Меnon et al. 1993] фосфатидилхолин [Exton 1994] и сфин-шелин [Spiegel 1993].

Особую роль играет метаболизм фосфолипидов в клеточном цикле. Важным ктором является отношение поверхности клеток (поверхность клеточных ябран, определяемая скоростью биосинтеза липидов) к общему объему (массе) !Ток. Предполагается, что этот фактор является одним из сигналов, приводя-X к делению клеток [Lloyd, 1982]. Нельзя исключить, что фосфолипидный тав плазматических мембран может изменяться в ходе клеточного циклами обстоятельство играет определенную роль в регуляции пролиферации. :кольку в ходе клеточного цикла существенную роль играют изменения ²"*~] в цитозоле, является важным исследование поведения фосфатидилинози-ов вызывающих увеличение [Са^^] в цикле роста и деления клеток. Прини-I во внимание потенциальную регуляторную роль мембранных оЪосфолипи-, в настоящей работе проведено исследование метаболизма и состава фосфо-идов в процессе роста экспоненциальной и синхронной культур клеток сомицета Physarum pclycepkaium. Миксомицет Р. poiycephalttm является эным объектом для исследования пооиессов клеточного цикла поскольку

обладает природной синхронностью деления ядер. Биосинтез фосфолипядов миксомицета изучен слаб»), а в ходе клеточного цикла таких исследований не проводилось. Учитывая вышесказанное, представляется актуальным исследование метаболизма фосфолипидов и его изменений в клеточном цикле миксомицета Р. polycephalum.

Цели и задачи исследования: Целью настоящей работы было исследование биосинтеза основных фосфолипидов в экспоненциальной фазе роста и в ходе клеточного цикла миксомицета Р. polycephalum. Конкретными задачами были:

1. Изучение биосинтеза фосфолипидов и изменения их содержания в синхронной культуре миксомицета Р. polycephauum в ходе клеточного цикла.

2. Определение путей биосинтеза основных фосфолипидов в клетках миксомицета Р. polycephalum.

Научная новизна: Впервые исследованы процессы биосинтеза основных фосфолипидов в клетках миксомицета Р. polycephalum п изменение их содержания в ходе клеточного циклаг Определена динамика включения меченых предшественников в- фосфолипиды в синхронной клеточной культуре и в экспс ненциальной фазе роста клеток. Обнаружено, что в ходе клеточного цикла в течение S - начале G2 фаз происходит увеличение содержания основных фосфолипидов почти в 2 раза, что приводит к обогащению клеток липидами в G2 фазе. Во второй половине G2 фазы содержание фосфолипидов снижается до исходного уровня. Скорость включения Р; в фосфолипиды отражает

активностей исследованных <ЬоссЬолипидов сэосоЪатидилхолин: (ЬосхЬатидилэтаноламин: (ЬоссЪатидилииозитол в течение клеточного цикла

іЬосїЬатидилииозитол и сниженной - в (ЪоссЪатидилхолин Также показано что

В условиях стационарного роста асинхронной культуры клеток миксомицет установлено, что:

3. фосфатидилэтаноламин синтезируется исключительно из этаноламина;

4. около 14 % фосфатидилхолина синтезируется посредством метилирования

юсфатидилэтаноламина и около половины - с участием экзогенного фосфори-ированного предшественника;

) фосфатидилсерин синтезируется из фосфатидной кислоты, не является гневным предшественником фосфатидилхолина или фосфатидилэтаноламина и е синтезируется из них посредством обмена оснований, как это имеет место в летках дрожжей и млекопитающих,

Практическая пенность: Обнаруженные периодические усиление и замед-ение биосинтеза фосфолипидов на различных фазах клеточного цикла могут ыть использованы при разработке модели регуляции клеточного цикла. На римере фосфолипидов клеток миксомицета показано, что при эксперименталь-эм исследовании метаболизма с использованием меченых предшественников ля определения истинных скоростей биосинтеза необходим и полезен дополни-?льный анализ предшественников и продуктов исследуемого метаболита. Пред-эжена математическая модель для исследования биосинтеза внутриклеточных эмпонентов в условиях стационарного роста клеток. Полученные результаты огут быть полезны исследователям, занимающимся изучением процессов био-1нтеза в клетках, исследованием клеточного цикла и участием с^юсфолипидов в ч) регуляции.

Апробация работы и публикации: Результаты работы были доложены на VI 1мпозиуме по биохимии липидов (Санкт-Петербург, 3-8 октября 1994 г.). По гзультатам исследований опубликовано 3 работы.

Объём и структура диссертации: Диссертация состоит из введения, обзора
^тературы, методической и экспериментальной частей, заключения и списка
^тературы изХІ/наименований. Работа имеет 7^5 рисунков и &(- таблиц.
бщий объём диссертации страниц.