Липиды хромосом эукариот
Факт присутствия липидов в метафазных хромосомах клеток животных и растений впервые зафиксирован гистохимическими методами в 1958 г. [ La Cour L.F. et al., 1958 ]. Исходя из характера распределения окраски на препаратах, авторы сделали вывод, что фосфолипиды локализованы в спирализованных областях гетерохроматина с середины профазы и до конца анафазы митоза [ Chayen J., and Gahan Р.В., 1959 ]. В дальнейшем фосфолипиды выявили также в хромосомах соматических и половых клеток и пришли к выводу, что результаты гистохимического анализа зависят от выбранного фиксатора, стадии клеточного цикла и скорости деления клеток [ Gahan Р.В., 1965 ].
На основании того, что метафазные хромосомы сохраняли свою форму после обработки ДНКазой, РНКазой и трипсином, предположили, что нативную структуру хромосом могут поддерживать и липиды [ Maio J.J. and Schildkraut С.L., 1966 ]. Однако детального исследования состава липидов изолированных метафазных хромосом не проводили.
Впервые в этом направлении были начаты исследования в лаборатории Г.П. Пинаева. Методом тонкослойной хроматографии было показано [ Белая А.Н. et al., 1971 ], что в состав липидов микрургически изолированных политенных хромосом слюнных желез хирономид преимущественно входят нейтральные липиды ( холестерин и его эфиры , свободные жирные кислоты и триглицериды ), кардиолипин и в следовых количествах фосфатидилхолин и фосфатидилэтаноламин , причем нейтральные липиды преобладают над фосфолипидами . Особого внимания заслуживают работы по сравнительному исследованию липидов в политенных, метафазных и мейотических хромосомах [ Николаенко Н.С., 1982 ].
При изучении влияния ферментов липидного обмена на изолированные политенные хромосомы показано [ Николаенко Н.С. et al., 1977 ], что в отличие от фосфолипазы C и фосфолипазы A панкреатическая липаза (гидролизирующая триглицериды ) приводила к существенному изменению их морфологической целостности. При увеличении концентрации липазы возрастает диаметр обработанных ею политенных хромосом как в физиологическом растворе, так и в растворах с низкой ионной силой, что указывает на структурные изменения хромосом. На этом основании авторы делают важный вывод, что именно нейтральные липиды, а не фосфолипиды принимают участие в организации этого типа хромосом. Преобладание нейтральных липидов выявило явное отличие липидов этих хромосом от состава ядерных мембран клетки.
Известно, что количественные характеристики компонентов (ДНК, белки, липиды), входящих в состав хромосомы, сильно зависят от методов их выделения. Поэтому был изучен состав липидов метафазных хромосом клеток НеLа в зависимости от способа их выделения с использованием разных рН и детергентов [ Николаенко Н.С., Пинаев Г.П., 1981 , Николаенко Н.С. et al., 1981 ].
Показано, что независимо от метода выделения метафазные хромосомы содержат нейтральные ( холестерин и его эфиры , триглицериды , свободные жирные кислоты ) и полярные липиды ( фосфатидилхолин , фосфатидилэтаноламин , сфингомиелин , кардиолипин ). Наиболее полным составом липидов обладают хромосомы, выделенные при нейтральном или слабощелочном рН (8,0). Отмечено, что способ выделения хромосом существенно не влияет на состав нейтральных липидов, но состав фосфолипидов сильно зависит от рН среды. Наиболее стабильными являются триглицериды и эфиры холестерина , а холестерин отнесен к слабосвязанной фракции хромосом.
Из полярных липидов обязательными компонентами всех препаратов являются фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин и, видимо, сфингогииелин, хотя при рН 2 в хромосомах его не находят. Сделан вывод, что липиды являются интегральным компонентом изолированных метафазных хромосом и их состав близок к составу липидов политенных хромосом. Так как полярные липиды легко удаляются при изменении рН среды, то они, по-видимому, находятся на поверхности хромосом. Нейтральные липиды и некоторые фосфолипиды , вероятно, имеют отношение к поддержанию нативной структуры хромосомы.
Хотя в работах [ Николаенко Н.С., Пинаев Г.П., 1981 , Николаенко Н.С. et al., 1981 ], к сожалению, проводили только качественное определение, однако на хроматограммах видно, что независимо от метода изоляции хромосом триглицериды и эфиры холестерина явно преобладают над остальными фракциями липидов, что отличает эти липиды от липидов интактных ядер и от липидов ядерных мембран .
В отличие от политенных и метафазных хромосом в микрургически изолированных мейотических хромосомах ооцитов лягушки (кариосфера с капсулой) не обнаружено четкого преобладания нейтральных липидов над фосфолипидами [ Николаенко Н.С. et al., 1985 ]. Нейтральные липиды обогащены триглицеридами и эфирами холестерина , а также содержат диглицериды , свободные жирные кислоты и следы свободного холестерина . Фосфолипиды состоят в основном из фосфатидилхолина , малого количества фосфатидилэтаноламина , кардиолипина и следов сфингомиелина . Было предпринято оригинальное исследование состава липидов метафазных хромосом НеLа после обработки панкреатической липазой, 0,2 М НС1 с 0,1%-ным тритоном Х-100 (удаление гистонов) и ДНКазой I [ Николаенко Н.С., Пинаев Г.П., 1981 ].
Оказалось, что ДНКаза I удаляет все нейтральные липиды (кроме эфиров холестерина), значительную часть фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина и сфингомиелина, но оставляет кардиолипин. Соляная кислота удаляет сфингомиелин и почти полностью фосфатидилэтаноламин и фосфатидилхолин, но не удаляет кардиолипин и все нейтральные липиды. Липаза удаляет триглицериды, свободный холестерин, сфингомиелин и почти весь фосфатидилхолин, но оставляет целиком эфиры холестерина и свободные жирные кислоты, а также кардиолипин и фосфатидилэтаноламин. Кроме того, появляется новая фракция - моноглицериды .
Таким образом, с ДНК прочно связаны эфиры холестерина и кардиолипин , с гистонами - фосфолипиды (кроме кардиолипина ), с негистоновыми белками - эфиры холестерина .
Полученные результаты дают основание авторам утверждать, что нейтральные липиды принимают участие в поддержании структуры хромосом , входят в состав липопротеидов и образуют связки между отдельными нуклеопротеидными нитями, взаимодействуя либо непосредственно с ДНК, либо с белками [ Николаенко Н.С. et al., 1977 ]. Показано [ Беляев Н.Д. et al., 1982 ], что метафазные хромосомы из клеток китайского хомячка в присутствии Ca2+ способны формировать комплексы с липосомами (фосфолипиды печени крыс), в составе которых хромосомы утрачивают характерную структуру и выглядят "расплетенными". Возможно, что лежащие рядом петли фибрилл в хромосоме могут быть связаны посредством белковых или липидных "скрепок". Авторы предполагают, что деконденсация хромосом в телофазе митоза может быть результатом их взаимодействия с липидами формирующейся ядерной мембраны.
