Внутриклеточная локализация и движения морфогенетических детерминантов

Цитоплазма яйцеклетки амфибий гетерогенизируется в результате процесса ооплазматической сегрегации. Встает вопрос, чем вызвана эта сегрегация, от каких факторов зависит формирование градиентов? Различные компоненты оплодотворенного яйца (в том числе желток, пигмент и растворимые белки) можно легко сместить центрифугированием, однако такое смещение обычно не влияет на эмбриогенез. Из этого следует, что либо молекулы детерминантов слишком малы, чтобы двигаться под действием центрифугирования, либо они каким-то образом закреплены в яйце («заякорены»). Вероятно, что детерминанты прикреплены к нерастворимому материалу, возможно к цитоскелету клетки. Эта инфраструктура, состоящая из филаментов и трубочек, распространена по всей клетке, но особенно хорошо выражена в кортикальном слое цитоплазмы ооцита. Было показано, что в культивируемых клетках большая часть РНК ассоциирована с цитоскелетом. Следовательно, цитоскелет может являться местом специфической локализации цитоплазматических детерминантов. Кроме того, локализация детерминантов определяется при развитии ооцита в материнском организме.

А.Беллами еще в 1919 г. обнаружил, что у 75—80% созревших овариальных яиц Rапа pipiens стебелек, который прикрепляет оболочку, окружающую ядро, к яичнику, подходит к яйцу в области экватора. Положение стебелька по отношению к яйцу не может считаться случайным, так как участок шириной в 40 мк, в пределах которого стебелек может прикрепиться к яйцу, составляет только около 34% всей поверхности яйца. Кровеносные сосуды, выходя из стебелька, распространяются по всей поверхности, причем сосуды проходят лишь в оболочке, а не в веществе самого яйца. При этом большая часть артериальных сосудов располагается в анимальном полушарии, а кровеносные сосуды вегетативного полушария принадлежат преимущественно к венозным сосудам. В таком случае можно думать, что полярность яйца лягушки находится в прямой зависимости от распределения кровеносных сосудов, так что вследствие этого формируется градиент интенсивности процессов обмена веществ, подобно тому, как существуют градиенты распределения желтка и пигмента. Ясно, что анимальный полюс, снабжаемый артериальной кровью, находится в более благоприятных условиях, способствующих накоплению биологически активных веществ и более активному метаболизму. В цитоплазме вегетативного полушария, снабжаемой венозной кровью, складываются условия, способствующие (вследствие более инертного метаболизма) накоплению запасных питательных веществ.

У дрозофилы локализация морфогенов может определяться неравным положением полюсов ооцита по отношению к окружающим ооцит трофическим клеткам. Всегда один из полюсов ооцита окружен большим количеством питающих клеток, снабжающих его через специальные канальцы различными веществами — РНК, белками, а у некоторых жуков даже и митохондриями. С помощью радиоавтографии был доказан поток РНК из трофоцитов в яйцеклетку. Таким образом, поставленный в более благоприятное положение относительно трофоцитов полюс ооцита становится впоследствии анимальным. Ясно, что формирование анимально-вегетативного градиента зависит от материнского организма.

Следует в то же время отметить, что яйца млекопитающих, по-видимому, не имеют столь жестко фиксированной гетерогенности (сегрегации), как, например, яйца амфибий или дрозофилы. Как показали опыты М.Зерницки-Гёц, выполненные в 1998 г., эмбриональные оси в ооцитах мыши устанавливаются после того, как начинается развитие зиготы. Ей удалось получить нормальное развитие бластоцисты из яиц, лишенных анимального или вегетативного полюса. Впрочем, эти данные могут свидетельствовать лишь о высокой регуляционной способности, присущей ооцитам млекопитающих.