Яйцеклетка: механизм активации (морской еж)
Программу развития яйцеклетки запускает кратковременное повышение концентрации Ca++ в цитозоле (которое распространяется от места внедрения спермия по всей яйцеклетке в виде кольцевой волны). Концентрацию кальция можно искусственно повысить либо путем прямой инъекции в яйцеклетку, либо с помощью ионофоров , переносящих Ca++, таких, например, как А23187 . Таким образом удается активировать яйцеклетки всех до сих пор исследованных животных, в том числе млекопитающих. Если же, напротив, предотвратить повышение концентрации Ca++, введя связываюющее кальций вещество ЭГТА , активация при оплодотворении не происходит. Ионы Ca++ действуют в клетке по меньшей мере одним способом - они присоединяются к Ca++связывающему белку кальмодулину , который в свою очередь активирует много разнообразных белков клетки. Кальмодулин был найден в больших количествах во всех исследованных яйцеклетках .
Повышение концентрации ионов Ca++ в цитозоле происходит следующим образом. Внеклеточные лиганды, связываясь с рецепторными белками клеточной поверхности, вызывают гидролиз фосфатидилинозитол-бисфосфата ( PIP-2 ) в плазматической мембране, в результате чего образуется инозитолтрифосфат ( Ins P-3 ) и диацилглицерол , Ins P-3 в свою очередь инициирует высвобождение Ca++ из внутриклеточных хранилищ в цитозоль, а диацилглицерол активирует протеинкиназу C . Эксперименты на морских ежах подтверждают предположение о том, что указанный механизм отвечает и за повышение концентрации ионов Ca++ в цитозоле при оплодотворении. Концентрация Ins P-3 возрастает через несколько секунд после оплодотверения и сразу после этого повышается концентрация ионов кальция в цитозоле, если в неоплодотворенное яйцо сделать инъекцию Ins P-3, то концентрация Ca++ в цитозоле повышается и яйцеклетка активируется. Активация спермия связана с G-белком , который активирует специфическую фосфолипазу C , катализирующую гидролиз PIP-2. Непонятно, однако, связывается ли спермий с рецепором плазматической мембраны яйцеклетки, функционально сопряженным с фосфолипазой C посредством G-белка, или при слиянии с яйцеклеткой он вводит в нее активатор G-белка.
Поскольку концентрация ионов Ca++ в цитозоле после оплодотворения повышается лишь ненадолго (примерно на 1 мин), ясно, что это не может непосредственно приводить к событиям, происходящим на более поздних стадиях активации яйцеклетки. Имеется большое число данных, указывающих на то, что активация протеинкиназы C играет важную роль на поздних стадиях активации, причем наиболее существенным в этот период является повышение внутриклеточного pH. ( Eisen A., Reynolds G.T., 1985 , Turner P.R. et al., 1986 , Whitaker M., Irvine R.F., 1984 , Dube F. et al., 1985 , Winkler M., 1988 .)
