Яйцеклетка: активация, повышение pH (морской еж)
У морских ежей активация протеинкиназы C диацилглицеролом приводит к активации (преимущественно посредством фосфорилирования) Na+-H+ионообменника плазматической мембраны яйцеклетки. Этот мембранный транспортный белок использует энергию, запасенную в виде трансмембранного градиента ионов Na+ , для откачивания ионов H+ из клетки. Отток ионов H+ приводит к тому, что величина pH внутри клетки возрастает с 6,6 до 7,2 и при дальнейшем развитии зиготы поддерживается на этом уровне ( рис. 15-45 ). Считается, что необычно низкое значение внутриклеточного pH в неоплодотворенных яйцах морского ежа отвечает за поддержание яйцеклетки в метаболически неактивном состоянии, более того, имеются убедительные свидетельства, что именно повышение pH после оплодотворения индуцирует в оплодотворенных яйцах морского ежа позднюю биосинтетическую активность.
Во-первых, если повысить pH в неоплодотворенных яйцах, инкубируя их в среде, содержащей аммиак, то процессы синтеза белков и репликации ДНК заметно усиливаются даже без повышения внутриклеточной концентрации свободных ионов Ca++ .
Во-вторых, если сразу после оплодотворения поместить яйца в морскую воду, не содержащую ионов Ca++ (так что не будет градиента Na++ для откачивания ионов H+), внутриклеточный уровень pH не повышается и поздние события, связанные с активацией яйца, не наступают. Такие яйца еще можно спасти, добавив к среде аммиак: тогда pH в клетке возрастает и даже при отсутствии внеклеточного Na+ индуцируется синтез белков и ДНК.
Для заметного усиления белкового синтеза в оплодотворенных яйцах не нужен синтез новой РНК, поскольку этот феномен имеет место в присутствии антибиотика актиномицина D , ингибирующего синтез РНК. Полагают, что в обычных условиях синтез белков усиливается в результате по меньшей мере двух независимых изменений:
1. ранее запасенные в яйце молекулы мРНК становятся доступными для синтеза белков,
2. происходит активация рибосом , что позволяет им быстрее транслировать мРНК.
В отличие от этого ускорение белкового синтеза в неоплодотворенных яйцах, обработанных аммиаком, является следствием одной лишь усиленной мобилизации существующих молекул мРНК. Если мобилизация мРНК, по всей вероятности, результат повышения внутриклеточного pH, то движение рибосом вдоль цепей мРНК, видимо, ускоряется под действием какого-то другого фактора. Детали механизмов, лежащие в основе двух указанных типов активации, пока неясны.
Оплодотворение представляет собой в высшей степени уникальный феномен, однако в нем участвуют те же механизмы передачи клеточных сигналов, которые контролируют внутриклеточные процессы в соматических клетках.
Последовательность некоторых событий активации яиц морского ежа после оплодотворения приведена в табл. 15-1 . ( Dube F. et al., 1985 , Winkler M., 1988 .)
