Введение к работе
Актуальность проблемы
Внутриядерные тельца, отличные от ядрышек, были описаны в ооцитах самых разных животных, в том числе и в ооцитах насекомах с разным типом овариол (Грузова, 1962, 1979а, Bier et al., 1967), рыб (Райкова, 1974), амфибий (Gall, 1954), птиц (Гагинская, 1972), рептилий (Арронет, 1975) и млекопитающих (Choinard, 1973, 1975; Зыбина, 1975), а также в соматических клетках (Brasch, Ochs, 1992). Весьма вероятно, что внутриядерные тельца - достаточно разнородная группа структур, различающихся как по внутренней организации, так и по функциям.
В 80-е годы внутриядерные тельца (ВЯТ) снова привлекли внимание исследователей (Fakan, 1984; Gall, Callan, 1989). Показано, что по крайней мере часть внутриядерных телец содержит малые ядерные РНП (мяРНП) и другие факторы, необходимые для созревания вновь синтезированных РНК (Lamond, Carmo-Fonseca, 1993; Gall et al., 1995). Процессы созревания РНК являются предметом пристального внимания в последние годы. И хотя значительные успехи были достигнуты в понимании основных механизмов процессинга РНК, сравнительно мало известно о структурной организации созревания РНК в ядре (Spector, 1993; Fu, Maniatis, 1991). Тем не менее, к настоящему времени можно считать общепринятой точку зрения, что в ядре осуществляется компартментализация процессов созревания РНК, обеспечиваемая особым морфологически выраженным аппаратом рециклирования и накопления компонентов, необходимых для созревания РНК (Spector, 1993). В ходе исследований в этой области в качестве объектов использовались как ядра соматических клеток в культуре (Huang et al., 1994) и в составе тканей животных (Fakan, 1984), так и ядра ооцитов (Wu et al., 1991).
Высокая транскрипционная активность, наблюдаемая в ходе оогенеза, находит свое отражение в динамичной системе разнообразных внутриядерных структур ооцита. Сравнительное изучение последней служит как для исследования собственно оогенеза, так и для решения общецитологических проблем.
Именно в результате исследования внутриядерных структур в ооцитах амфибий в лаборатории Голла (Gall et al., 1995), была предложена гипотеза об универсальности особых внутриядерных органелл - "coiled bodies" или скрученных телец (СТ) и снерпосом, участвующих, по предположению автора, в предварительной сборке, накоплении и рециклировании компонентов, необходимых для созревания РНК, в различных типах клеток.
СТ исследовались в условиях экспериментального (Lamond, Carmo-Fonseca, 1993) и естественного (Malatesta et al., 1994) понижения транскрипционной активности в соматических клетках. В этом случае преобразования структур, содержащих факторы созревания РНК, идут по-разному, в зависимости от особенностей исследуемого объекта. Наряду с примерами значительного уменьшения количеств СТ в ядрах клеток в культуре при действии ингибиторов транксрипции (Mattera, Ward, 1993), наблюдается увеличение количества СТ в соматических клетках тканей животных впадающих в спячку (Malatesta et al., 1994).
Удобной моделью для изучения внутриядерных телец могут служить ядра ооцитов насекомых, у которых овариолы построены по мероистическому типу. В данном случае осуществляется распределение функций между ядрами ооцитов и трофоцитов - питающих клеток, относящихся к клеткам зародышевого пути. Известно, что значительная часть рРНК и мРНК при этом типе оогенеза синтезируется в трофоцитах (Telfer, 1975; Davenport, 1976; Paglia et al., 1976; Capco, Jeffery, 1979). Ооциты с пониженной транскрипционной активностью выполняют роль накопителей сформированных транскриптов. Хромосомы в ядрах ооцитов из телотрофных мероистических овариол, начиная со стадии ранней дишютены, собраны в кариосферу, часто заключенную в капсулу, образованную волокнистым материалом (Грузова и др., 1995). При исследовании ранее других видов жуков-чернотелок было сделано предположение об участии ВЯТ в формировании кариосферы (Грузова, 19726). В ядрах ооцитов некоторых насекомых с телотрофными мероистическими овариолами отсутствуют ядрышки (Грузова, 19796). В таких ооцитах в особенности удобно изучать морфологию внутриядерных телец, поскольку исключена возможность спутать эти тельца с ядрышками.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлся анализ структуры и состава внутриядерных телец у двух видов жуков-чернотелок: Tentyria nomas taurica и Tenebrio molitor (сем. Tenebrionidae) с телотрофными овариолами, а также исследование структуры и этапов формирования кариосферы.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Изучить морфологию ядер ооцитов Т. nomas taurica и Т. molitor в течение пахитеннои и диплотеннои стадии мейоза на светооптическом и электронномикроскопическом уровнях.
2.Выяснить, осуществляется ли синтез РНК в ядрах ооцитов Т. nomas taurica и Т. molitor в течение пахитены-диплотены.
3. Определить характер распределения рРНК в овариолах жуков-
чернотелок.
4. Сравнить ВЯТ из ооцитов Т. molitor с СТ из ядер соматических клеток и
ядер ооцитов амфибий.
Научная новизна результатов.
Впервые детально изучена ультраструктура ядер ооцитов Т. nomas taurica и Т. molitor на стадии пахитены-диплотены профазы I мейоза. На примере ядер ооцитов Т. molitor у жуков из семейства чернотелок впервые показано отсутствие капсулы вокруг кариосферы.
Методом авторадиографии впервые показано сохранение способности ядер ооцитов к синтезу РНК в кариосфере вплоть до поздней диплотены.
Впервые достоверно показано отсутствие синтеза рРНК и ядрышек в ядрах ооцитов жуков-чернотелок'.
Исследование распределения факторов созревания РНК, впервые проводившееся при исследовании овариол телотрофного типа, показало присутствие структурной организации этих факторов в ядрах ооцитов из этого типа овариол.
Научно-практическая ценность работы.
Данные, полученные в ходе исследований ядер ооцитов жуков-чернотелок позволяют: 1) на основании ультраструктурного анализа и иммуноцитохимического исследования, провести классификацию ВЯТ в ооцитах
исследуемых жуков-чернотелок и сравнить их с ВЯТ в ядрах ооцитов других групп животных и в ядрах соматических клеток; 2) представить сравнительный анализ ультраструктуры кариосферы и проследить путь ее формирования; 3) оценить транскрипционную активность ядер ооцитов у исследуемых видов вплоть до стадии поздней диплотены; 4) выяснить, осуществляется ли в ядрах ооцитов жуков-чернотелок синтез рРНК; 5) обсудить возможное участие исследуемых ВЯТ в формировании аппарата созревания РНК в ядрах ооцитов.
Результаты исследований позволяют рассматривать ядра ооцитов жуков-чернотелок в качестве удобной модели для последующего изучения структурной организации созревания РНК в ядре.
Материалы диссертации могут быть использованы в курсах общей цитологии в высших учебных заведениях.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на X Всесоюзном симпозиуме "Структура и функция клеточного ядра" Гродно, 1990 г., на Всесоюзном Совещании "Функциональная морфология клетки", 1991 г., на XI Симпозиуме "Структура и функция клеточного ядра" 1993 г., на 14-ом Международном Совещании по клеточному ядру, Льеж, Бельгия, 1995г., на XX-Международном Энтомологическом Конгрессе.Италия, 1996 г., на XII Всероссийском Симпозиуме "Структура и функция клеточного ядра", 1996 г.
Публикации По теме диссертации опубликовано 11 работ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на страницах и
