Ядерный матрикс, как система транспортных каналов
Причины предпочтительной доступности для нуклеаз последовательностей ДНК, локализованных в основаниях топологических петель, не вполне понятны. Исходя из радиальной модели строения хромосомы, можно было бы полагать, что локализованные внутри хромосомы (на хромосомном остове) основания петель должны быть защищены от действия нуклеаз. В равной мере противоречивыми представляются и наблюдения, указывающие на локализацию активных генов на ядерном матриксе и их предпочтительную доступность для действия нуклеаз.
Нами была предложена новая модель организации ядерного матрикса , которая объясняет упомянутые противоречия и дает ответы на ряд вопросов, касающихся функциональной роли ядерного матрикса [ Razin ea 1995 ].
Согласно общепринятому мнению, матрикс представляет собой систему филаментов, которая, подобно цитоскелету в цитоплазме, поддерживает форму и пространственную компартментализацию клеточного ядра. Мы предположили, что матрикс представляет собой систему каналов, по которым осуществляется транспорт мРНК из ядра в цитоплазму и транспорт различных цитоплазматических продуктов к местам их утилизации в ядре ( рис. 4 ). Если это так, то легко понять, почему все функциональные процессы в ядре осуществляются на ядерном матриксе. Действительно, прикрепление тех или иных последовательностей ДНК (например, энхансеров или участков начала репликации) к ядерному матриксу делает их предпочтительно доступными для регуляторных факторов, которые могут направленно транспортироваться по каналам ядерного матрикса. В определенных условиях каналы могут стать доступными для экзогенных и эндогенных нуклеаз. Понятно, что находящиеся в каналах нуклеазы будут предпочтительно атаковать последовательности ДНК, прикрепленные к стенкам каналов, т.е. к ядерному матриксу. Экстракция ядер 2 М раствором NaCl приводит, очевидно, к коллапсу матриксных каналов. В силу этого в нуклеоидах прикрепленная к матриксу ДНК солюбилизируетсх нуклеазами в последнюю очередь. В нормальных условиях основной функцией каналов ядерного матрикса, по-видимому, является транспорт мРНК в цитоплазму. Действительно, в работах последних лет были получены убедительные свидетельства того, что новосинтезированная РНК не просто диффундирует от места ее синтеза во всех возможных направлениях, но следует по определенным путям (каналам?) [ Xing ea 1993 , Smith ea 1986 , Huang ea 1994 , Carter ea 1993 ].
В ряде случаев пути транспорта мРНК ("треки") могут быть прослежены вплоть до ядерной оболочки. Важно отметить, что пути транспорта специфических мРНК могут быть прослежены и в ядерном матриксе, т.е. после переваривания ДНК и экстракции ядер 2М раствором NaCl. Это прямо показывает, что внутриядерные транспортные артерии являются частью ядерного матрикса. Существует и ряд других косвенных свидетельств в пользу предложенной нами модели строения ядерного матрикса. Они подробно рассмотрены в оригинальной публикации [ Razin ea 1995 ].
Здесь же мы хотели бы подчеркнуть, что модель "канальной организации ядерного матрикса" не отрицает ни одной из функций, приписываемых ядерному матриксу в рамках традиционной модели. Стенки каналов могут обладать известной жесткостью, и сеть каналов в целом может выполнять функцию опорной системы ядра. Поверхность каналов может служить местом сборки мультиферментных комплексов, участвующих в различных биосинтетических процессах.
