Введение к работе
Процессы развития (помимо дифференциальной активности генов) включают ряд преобразований различных метаболических систем. Эти преобразования касаются прежде всего направленности метаболических путей, что связано с различным характером превращения субстратов на тех или иных стадиях раннего онтогенеза. Поскольку на разных этапах онтогенеза (гаметогенез, созревание ооцитов, оплодотворение, эмбриональное и личиночное развитие) частично меняются и внутренние и внешние условия, в которых протекает развитие, переключение метаболических путей на данных этапах - необходимое условие нормального онтогенетического процесса (Нейфах, Тимофеева, 1977, 1978).
Значительные успехи достигнуты в изучении динамики изоферментных спектров на разных этапах развития (Markert, 1963; Маркерт, Уршпрунг, 1973; Whitt, 1976; Корочкин, 1977). Смену изоформ тех или иных ферментов в процессе онтогенеза принято считать важным регуляторным компонентом развития.
Следует отметить, что при смене перечисленных выше этапов развития, в первую очередь при переходе от гаметогенеза к эмбриогенезу меняется направленность ряда метаболических процессов, в частности, углеводного обмена (Мильман, Юровицкий, 1973). Если для оогенеза характерна глюконеогенетическая направленность углеводного обмена, то для эмбрионального развития - гликолитическая направленность. Очевидно, что при этом должны меняться кинетические и структурные свойства ряда ферментов углеводного обмена, в первую очередь обратимых ферментов. Однако, этот аспект молекулярной биологии развития практически не исследован. Мало изучены также вопросы воздействия внешних факторов, в первую очередь температуры, на функциональные и структурные особенности ферментов на разных этапах онтогенеза.
Таким образом, одной из важных задач, требующих своего решения для понимания механизмов индивидуального развития, можно считать анализ структурных и функциональных изменений конститутивных белков, в первую очередь ферментов, на разных этапах онтогенеза.
Для изучения этих проблем важным представляется выбор адекватной экспериментальной модели. По ряду соображений для решения поставленных в работе вопросов удобной моделью можно считать фермент углеводного обмена лактатдегидрогеназу. Известно, что этот досконально изученный фермент проявляет высокую степень полиморфизма и можно ожидать, что изучение его структурных и функциональных особенностей на разных этапах онтогенеза, в том числе и у взрослых животных в различных условиях среды, может служить адекватной моделью, отражающей онтогенетическую регуляцию конститутивных белков.
Цель работы. Изучение кинетических и структурных особенностей лактатдегидрогеназы во время созревания ооцитов, в период зародышевого развития, а также в различных тканях взрослых рыб (вьюна и карпа) в норме и при температурной адаптации.
Актиальность задачи. Анализ функциональных и структурных особенностей ферментов на разных этапах онтогенеза имеет важное значение для понимания' регуляторных механизмов развития. Изменение характера метаболизма на разных стадиях онтогенеза обеспечивается соответствующим изменением кинетических свойств ферментов, что связано обычно со структурными изменениями этих молекул.
Новизна работы. Впервые показано изменение кинетических свойств лактатдегидрогеназы во время созревания ооцитов рыб. В этот период происходит изменение положения оптимума рН данного фермента, а также величины внутриклеточного рН ооцитов. В течение созревания ооцитов отмеченное изменение кинетики лактитдегидрогеназы происходит за 40 часов, тогда как при температурной акклимации рыб эти изменения в ооцитах и скелетных мышцах наблюдаются через 15 суток. Впервые установлено, что лактатдегидрогеназа из мышц рыб, адаптированных к низким температурам, обладает более высокой устойчивостью к денатурирующим агентам.
Практическая значимость. Полученные результаты являются важным звеном в понимании механизмов регуляции метаболизма на разных этапах индивидуального развития.
Обнаружены два механизма изменения кинетических свойств лактатдегидрогеназы: при созревании ооцитов и при температурной адаптации животных.
Апробация резильтатов. Материалы диссертации были представлены на VIII Научной конференции по экологической физиологии и биохимии рыб (Петрозаводск, 1992), на Всероссийской конференции "Регуляция энергетического обмена и энергетические основы жизни" (Санкт-Петербург, 1993), на Международной конференции "Механизмы развития: Онтогенетические и эволюционные аспекты" (Москва, 1994).
Стриктира и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Работа содержит 26 рисунков и две таблицы.
По теме диссертации опубликовано 9 работ.