Жумина Асем Галымовна Тулегенова Сымбат Ержанқызы «Жасушалық биотехнология» пәні бойынша
Өсіріндідегі жануарлар жасушаларының биологиясы
жүктеу/скачать 4,2 Mb.
|
multi-213 x606468403
- Бұл бет үшін навигация:
- Адгезиялық жанасулар
| 3. Өсіріндідегі жануарлар жасушаларының биологиясы
Жасушалық инженериядан ерте жұмыстарында (1961ж. дейін) зерттеушілер сомалық жасушаларды in vivo-ға максималды жақын жағдайларда өсірген кезде жасушалар өзгермей шексіз бөлінеді деп ойлаған. Бірақ Хейфлик пен Мурхедтің тәжірибелері олай болмайтыны көрсетті. Біріншілік өсірінділер әртүрлі ұлпалардан оңай алынатын. Бір уақыт аралығында жасушалар экспонента бойынша көбейеді, бірақ шамамен 6 айдан кейін өсірінді өсуінің жылдамдығы төмендейді және 10 айдан кейін жасушалар дегенерациялап өледі. Бұл құбылыс бір біріншілік жасушадан шамамен 1022 жасуша түзілгенде 50 генерациядан кейін байқалады. Егер біріншілік өсірінді ересек ұлпалардан алынса, бөліну саны одан да аз және шамамен 20 болады. Осындай құбылыс «Хейфлик шегі» деп аталады. Хейфлик шегі хромосомалар ұшында орналасатын ДНҚның теломерлік үлескілердің қысқаруымен байланысты. Егер жасушада көптеген сомалық жасушаларда сияқты белсенді теломераза болмаса, жасуша бөлінген сайын теломералар қысқарады, себебі ДНҚ-полимераза ДНҚ молекулаларының шеттерін репликацияландырмайды. Бөлінудің белгілі бір санынан кейін теломерлер мүлде жойылады, жасушалық циклінің белгілі бір кезеңінде жасушаның бөлінуі тоқтайды және апоптоз программасы қосылады. Бастапқы кезеңдерде жасушалар хромосомалардың диплоидтық жиынтығын сақтап түрады, бірақ кейін анеуплоидты болып кетеді. Осындай анеуплоидты жасушалар сирек өз тіршілігін сақтап қалып, көбейіп, жасушалық штамға айналады. Жасушалық штамдардың ұзақ дақылдау барысында сақтап қалатын арнайы қасиеттері болады. Көптеген тұрақты штамдар өсіріндіде ұзақ уақыт өсуге және көбеюге қабілетті болып келеді және бұл анеуплоидты кариотиппен байланысты. in vitro дақылданған жасушалар биологиясының ерекшіліктері келесідей болады: 1. Жануарлар жасушалары, ал сүтқоректілердің ерекше, өсіріндіде тек белгілі бір субстратқа бекініп ғана өсе алады. Субстрат ретінде басқа жасушаларды, коллаген, желатин (денатурацияланған коллаген), шыны немесе пластикті қолдануға болады. Өсірінді жасушаларын субстраттан алған кезде, олардың өсуі мен көбеюі тоқтап, өсірінді дегенерациялайды. 2. Өсіп жатқан өсіріндінің жасушалары жасуша циклінің бөліну кезеңіңде болады және 24 сағат ішінде бір рет бөлінеді. Өсіріндіде жасушалардың өсу қисығын қарастырайық (сурет 3). Сурет 1. Өсіріндіде жануарлар жасушаларының өсу қисығы 1- латентті фаза, 2 – экспоненциалды фазасы, 3 – стационарлық фаза, 4 - өлім фазасы Жануарлар жасушаларын қалыпты жағдайда дақылдаған кезде олар уақыттың бірдей аралықтарында екі еселенеді және өсіріндінің өзі экспоненциалды өсу фазасында болады (2). Ептеп жасушалық өсірінді өскен сайын орта факторларының бірі лимиттеуші бола бастайды. Бұл жағдай қоректің азаюына немесе жасушалар моноқабатты түзіп, барлық бос кеңестіктің алуына байланысты. Өсіріндінің өсу жылдамдығы баяулайды және өсудің стационарлы кезеңі басталады (3). 3. Жасушалар өз тіршілік циклінде бір қатар кезеңдерден өтеді (сурет 4). Сурет 2. Жасушалық цикл Жасушалық өсірінділер өз өсуін қадағалайды, бұл лимиттеуші факторлардың әсеріне тәуелді. Біріншілік өсірінденің жасушаларының бөлуіне ықпал жасау үшін өсуін шектейтін факторын жою керек. Осы жағдайда жасушалар жасушалық циклдің G1 фазасына қайтып келеді, ДНҚ синтезделеді және жасушалар бөлінеді (сурет 3). Сурет 3. Жануарлар жасушасындағы цитокинез Кейбір тез өсетін қатерлі ісіктің жасушалары өсудің қадағалауына сезімталдылығын жоғалтады, сондықтан қатерлі ісіктен алынған біріншілік жасушалар өсіріндіде өсуге тез бейімделіп, қалыпты ұлпалар жасушаларымен салыстырғанда тығыздығы жоғарырақ болатын жағдайға дейін өсе алады. 4. Бөліну жылдамдығын сәйкестендіру нәтижесінде жасушалық өсірінді популяциясының тұрақты тығыздығын ұстап тұру. Өсірінділік флаконда эпителиалық жасушалар немесе фибробласттар флакон ішкі бетіне «жабысады», жасушалардың «жалпиып» бір-бірімен түйіскен моноқабат түзгенше бөлінеді. 5. Өсіріндіде бөлінетін жасушалар өсу кезінде жанасудан тежелуге ұшырайды. Жасушалар тығыз моноқабатқа жеткенде бөлінуін тоқтатады. Сонымен қатар қалыпты жасушалар да осындай күйде біраз уақыт болуы мүмкін. Жанасудан тежелу құбылысы адгезиялық жанасулармен байланысты. Адгезиялық жанасулар жасушалар жарғақшаларының бетінде рецепторлар кешендерінің пайда болуымен қамтамассыз етіледі. Жасушалар жарғақшасында негізінде гликопротеиндер кешені болатын адгезия рецепторлары болады. Жасуша бетінің негізгі гликопротеиді фибронектин Сig (Cold insoluble globulin- суықта ерімейтін глобулин) және SP (Cell surface protein – жасушаның беткі ақуызы). Фибронектиннің молекулалық массасы 220 000. Фибронектин молекулалары икемді және бірнеше лабильді байланысқан доменнен тұрады. Жасуша бетінде фибронектин жасуша жарғақшасы арқылы цитоскелет элементтерімен байланысатын салыстырмалы қозғалмайтын фибриллалық торды қалыптастырады. Митоздық жасушалардың бетінде фибронектин болмайды, бірақ қалыпты жасушалар моноқабат түзгенде немесе сарысудың төмен концентрациясы кезінде жасуша пролиферациясы тоқтағанда оның саны күрт өседі. Көрші жасушалардың гликопротеинді кешендері түйіскен кезде адгезия түйіншіктері қалыптасады. Адгезиялық түйіншіктер негізінде цитоскелет ақуыздары құрайтын әртүрлі ақуыздарды бөле бастайды. Цитоскелет ақуыздары жарғақшаға еніп, оның «ағымдылығын» азайтады, жасушалар дөңгеленбейді. Сонымен, жасушаның көрші жасушамен түйіскен кезде сол бағытта жылжуы тоқтайды. Бұл құбылыс жанасудан ингибирлену деп аталады. Моноқабатқа жеткенде өсірінді жасушалары жылжуды тоқтайды. Жасушалар тығыз орналасып, жайылмайды, соның нәтижесінде ортаға қарайтын жасуша бетінің үлесі азайяды. Содан кейін жасушалар бөлінбейді де, пролиферация тоқтайды. Жасушалар моноқабатын инемен тессе, осындай «жара» шетіне бекінетін жасушаларда ДНҚ синтезі мен бөліну процестері басталады. Соның нәтижесінде моноқабатта жасушалар «жара» бетіне қарай бөлінеді (сурет 6). Сурет 6. Жасушалар қабатын «жаралағаннан» кейін жасушалар пролиферациясы 6. Жасушалар популяциясының тығыздығы өсу факторының концентрациясымен реттеледі. Әдетте өсу факторы ортада төмен концентрацияда (10 -9 – 10 -10 М) болады. Әр жасушаның бетінде өсу факторы үшін шамамен 80-150 рецептор болады және әр рецепторда оған сәйкестік болады. «Өсу факторы – рецептор» байланысқан кезде жасуша түзілген кешенді эндоцитоз арқылы жұтып, ыдыратады. Сонымен, көрші жасушалар арасында өсу факторлары үшін бәсекелестік жүреді және соның нәтижесінде жасушалар популяциясының өсуі тоқтайды. Жасушалар өсіріндісінің іс-әрекеті барысында дақыланатын жасушалардың өсу қасиеттері өзгереді. Бұл процесс трансформация деп аталады. Әдетте, трансформация – неопластикалық фенотипті қадағалайтын генетикалық өзгерістер жиынтығы жүретін қайтымсыз процесс. Трансформацияланған жасушалардың келесідей ерекшіліктері болады: 1. Жасуша циклі қысқарады (12 сағатқа дейін). 2. Сарысу қосқанына жасушалардың тәуелдігі төмендейді. 3. Субстрат сапасына талап етпейді. 4. Қатерлі ісікті қалыптастыруына потенциал жоғарылайды. 5. Морфологиялық өзгерістермен (кішіреюі немесе ұлғаюы, ядроның ұлғаюы). Трансформацияланған жасушалар суспензиялық өсірінділерді өсе алады. Жасушалар трансформациясының себептері келесі факторлар болып табылады: 1) Вирустық (SV-40, полиомы) 2) «Кездейсоқ» (жасуша геномындағы болған онкогендердің белсенуі немесе қалыпты гендердегі нүктелік мутациялар) Әдебиеттер: 1. Вечканов Е.М., Сорокина И.А. Основы клеточной инженерии: уч. пос. Ростов-на-Дону, 2012. – 136 с. 2. Тұрашева С.Қ. Клеткалық биотехнология: Оқулық. Алматы: ЖШС РПБК «Дәуір», 2011 – 260 б. 3. Р.Адамс. Методы культуры клеток для биохимиков. Москва, Мир, 1983. 4. Р.Фрешни (под ред.). Культура животных клеток. Методы. Уч.пос. Москва: Мир, 1989. 5. Джамалова М.А. Биотехнология животных: учебник. Алматы: Агентство «Маматай», 2004. – 304 с. жүктеу/скачать 4,2 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|