Волшебная пряха

«Фабрики», где клетки производят продукты на экспорт, обычно не доступны для посетителей извне. Аппарат Гольджи, в который мы прибыли из лизосом, лежит на полпути к конвейеру. Если мы хотим проследить производственный процесс с самого начала, нам следует прежде всего форсировать путь вверх по течению. Наше незаконное путешествие сопряжено с многими трудностями, приходится преодолевать немало узких полостей и извилистых туннелей. Но этот небольшой участок вскоре заканчивается по мере проникновения в глубокое ущелье впечатляющих размеров — часть эндоплазматического ретикулума (сети), или ЭР.
Термин «ретикулум» по-латыни Означает сеть. Выбор этого термина отражает двумерное представление морфологов об ЭР, которые наблюдали эту систему в поперечном сечении в виде Уонких нитей «филиграни. Эти линии представляют собой ■ края мембран, срезанных перпендикулярно их плоскости. Трехмерная (пространственная) реконструкция показала, что мембраны образуют большие уплощенные мешочки, или цистерны, полностью изолированные, за исключением соединений — постоянных или временных, — которые связывают их друг с другом и с аппаратом Гольджи.
Рассматриваемые изнутри плоские мембранозные стенки цистерн ЭР кажутся построенными по такому же бислойно- белковому плану, что и плазматическая мембрана и стенки эндосом и лизосом. Однако мембраны ЭР тоньше, глаже и подвижнее; фосфолипиды в их бислое имеют иное строение, а связанный с ними холестерин практически отсутствует.’.Белки также отличаются и в значительной степени лишены боковых углеводных цепочек. Эн- доплазматические мембраны лишены характерного «щетинистого» вида плазматической мембраны. В отличие от последней они покрыты пучками очень тонких шелковистых нитей, которые придают им вид мерцающей паутины. Мерцание — это не просто оптический эффект, оно отражает движение: шелковистые нити растут, и с довольно ощутимой скоростью, приблизительно 1 нм/с, что при нашем увеличении в миллион раз составляет свыше 5 см/Мин. Они растут стабильно до тех пор, пока не достигают длины 50—200 им, после чего отпадают и уносятся с потоком. Мы погружаемся в море движущегося шелка.
На наших глазах здесь происходит производство белков на экспорт. Шелковые нити, растущие из окружающей нас мембраны, не что иное, как полипептидные цепочки. Они образуют извилистые ряды, состоящие из 10—20 нитей, характерно располагающихся в порядке увеличения длины. Все нити определенной группы растут с одинаковой скоростью, но с различием по фазе (запаздыванием), пропорциональным расстоянию между ними. Примерно каждые 15. с последняя нить ряда достигает полной длины и отпадает, а верхушка новой нити возникает из мембраны где-то впереди. По мере роста отдельных нитей ряд передвигается, ползая по поверхности мембраны наподобие удивительной пушистой сороконожки. Сотни таких похожих на привидения созданий исполняют непрерывно меняющиеся арабески на окружающих нас стенках. Незабываемое зрелище!
Если мы теперь рассмотрим место, в котором растущие нити входят в полость, где мы находимся, то заметим, что они проникают через узкий канал, сформированный белком и проложенный в липидном бислое. На самом конце каждого канала с трудом можно различить очертания луковицеобразного корня примерно около 25 нм (2,5 см при нашем увеличении) шириной; по-видимому, здесь и начинается процесс прядения нитей. Итак, позади каждого ряда растущих нитей располагается ряд луковиц (расширений), отделенных от нас мембраной. Всматриваясь в мембрану, мы можем различить еще одну деталь: между луковицами каждого ряда натягивается, вернее, скользит мимо них с удивительной скоростью — 250 нм (25 см при нашем увеличении) в 1 мин — нежный тонкий шнур. Его движение синхронно с ростом нитей и с боковым перемещением точек их появления на’ мембране. На самом деле, шнур с вереницей луковиц и представляет собой настоящую сороконожку — похожее на призрак создание, чьи растущие волосы мы только и видим. Имя этого скрытого демона — полисома, сокращенное от полирйбосомы.
Рибосомы представляют собой мелкие частицы, в которых происходит синтез белка во всем живом мире. Их работа заключается в соединении аминокислот в полипептидные цепочки. Соответствующие инструкции об этом рибосомы получают от переносчиков РНК, или мРНК, которые являются сегментами рибонуклеиновой кислоты (отсюда сокращение РНК) и несут фрагменты генетической информации, транскрибированной (сиисанной) с дезокси- рибонуклеиновой кислоты (ДНК). мРНК— это тонкие нитевидные молекулы, бегущие через рибосомы наподобие ленты в магнитофонной кассете. Однако вместо передачи информации одной рибосоме в единицу времени они пробегают через 10 или более рибосом одновременно и таким образом связывают их в единую нить, полисому. Представьте себе ленту, бегущую через ряд кассет, каждая из которых закреплена за отдельным исполнителем. Каждый из них исполнит одну и ту же музыку, но в форме канона или фуги с интервалом, пропорциональным расстоянию между кассетами: в то время как последний в ряду только начинает увертюру, первый уже в коде. Именно так происходит в полисомах, за исключением того, что они воспроизводят записанное на ленте послание в виде специфической последовательности аминокислот, а не звуков. Все рибосомы одной полисомы читают один и тот же текст, иными словами, воспроизводят один и тот же полипептид. Причем делают это с одинаковой скоростью, но не синхронно друг с другом: чем больше протяженность транслированной (прочитанной) ленты, тем длиннее синтезированная часть полипептида. Следует отметить, что полипептиды растут в области своих корней (т. е. на рибосомах), а не в области верхушек. Если сравнить две растущие цепи, исходящие из одной полисомы, то легко обнаружить, что более короткая цепь идентична терминальному участку более длинной цепи.
Детальнее эту картину можно рассмотреть при посещении цитозоля. Сейчас же мы воспользуемся преимуществом нашего местопребывания, чтобы ответить на вопрос, вызвавший бурные обсуждения среди ученых: действительно ли все отдельные пучки, растущие на стенках одной цистерны ЭР, состоят из одинаковых полипептидов? Или они различны, но предназначены для одной и той же цели? Или же это совершенно случайная смесь полипептидов? Сталкиваясь с проблемой отправки различных продуктов в разные пункты назначения, клетки, казалось бы, смогли найти простое решение этой проблемы, разделяя производство по образцу химических предприятий. Но, судя по всему, экспортная индустрия клеток так не работает. Она направляет все продукты в один котел, а позже их сортирует.

Добавить комментарий