научная статья по теме ФОРМИРОВАНИЕ ГЕРМИНАЛЬНЫХ ГРАНУЛ В ООЦИТАХ ГОЛОТУРИИ APOSTICHOPUS JAPONICUS (SELENKA, 1867) (ECHINODERMATA: HOLOTHUROIDEA) Биология

Текст научной статьи на тему «ФОРМИРОВАНИЕ ГЕРМИНАЛЬНЫХ ГРАНУЛ В ООЦИТАХ ГОЛОТУРИИ APOSTICHOPUS JAPONICUS (SELENKA, 1867) (ECHINODERMATA: HOLOTHUROIDEA)»

БИОЛОГИЯМОРЯ, 2015, том 41, № 1, с. 72-75

-Краткие сообщения -

УДК 576.311.31:591.363:593.961 БИОЛОГИЯИНДИВИДУАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

ФОРМИРОВАНИЕ ТЕРМИНАЛЬНЫХ ГРАНУЛ В ООЦИТАХ ГОЛОТУРИИ APOSTICHOPUS JAPONICUS (SELENKA, 1867) (ECHINODERMATA: HOLOTHUROIDEA)1

©2015г.А. А. Реунов, А. В. Ахмадиева, Я. Н. Александрова, А. В. Комкова, К. В. Александрова

Институт биологии моря -им. А.В.ЖирмунскогоДВО РАН, Владивосток 690041 e-mail: arkadiy_reunov@mail.ru

Статья принята к печати 22.05.2014 г.

С применением трансмиссионной электронной микроскопии исследовано формирование терминальных гранул в оогенезе голотурии Apostichopus japonicus (Selenka, 1867). Показано, что в раннем оогенезе митохондрии взаимодействуют с телом Бальбиани, постепенно погружаясь в его субстанцию и трансформируясь в электронно-плотные структуры, схожие с терминальными гранулами многоклеточных животных. В позднем оогенезе сформировавшиеся терминальные гранулы отделяются от тела Бальбиани и локализуются в кортикальной части ооцита вблизи клеточной мембраны. Характерной особенностью терминальных гранул является наличие остаточных ми-тохондриальных крист. Полученные результаты позволяют предположить, что процесс трансформации митохондрий в терминальные гранулы - одна из функций тела Бальбиани, роль которого до сих пор не выяснена.

Ключевые слова: Holothuria, оогенез, митохондрии, терминальные гранулы, тело Бальбиани, электронная микроскопия.

Formation of germinal granules in oocytes of a holothurian Apostichopus japonicus (Selenka, 1867) (Echinodermata: Holothuroidea).AA Reunov, A.V. Akhmadieva, Ya.N. Aleksandrova, A.V. Komkova, K.V. Aleksandrova (A.V. Zhirmunsky Institute ofMarine Biology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041)

Formation of germinal granules during oogenesis was studied in sea cucumbers Apostichopus japonicus, Selenka, 1867, by using transmission electron microscopy. It was found that in the early oogenesis mitochondria interact with the Balbiani body, gradually become immersed into its substance and transformed into electron-dense structures, which are similar to germinal granules of metazoans. In the late oogenesis, formed germinal granules lose their contacts with the Balbiani body and are localized in the cortical portion of oocyte, near the cell membrane. Vestigial mitochondrial cristae are a typical feature of germinal granules. The obtained data allow us to suggest that the process of transformation of mitochondria into germinal granules is one of Balbiani body's functions, the role of which still remains unexplained. (Biologiya Morya, 2015, vol. 41, no. 1, pp. 72-75).

Keywords: Holothuria, oogenesis, mitochondria, germinal granules, Balbiani body, electron microscopy.

Зародышевая плазма - цитоплазматическая субстанция, определяющая мейотический паттерн деления клетки, остается предметом интереса клеточных биологов в связи с потенциальной возможностью ее использования в искусственной дифференциации гамет из стволовых эмбриональных клеток, а также в запуске механизмов ложного мейоза в опухолевых клетках. Принципы формирования зародышевой плазмы до сих пор непонятны, и их исследование является одной из важных задач репродуктивной клеточной биологии. На сегодняшний день очевидно, что клеточно-молекулярные механизмы формирования зародышевой плазмы сопряжены с функционированием тела Бальбиани (ТБ), наличие которого считается универсальной особенностью ооцитов многоклеточных животных (Исаева, Реунов, 2001; Chang et al., 2004; Kloc et al., 2004,2013; King et al., 2005). Необходимо подчеркнуть, что, несмотря на продолжительный период исследований, роль ТБ, которое называют также желточным ядром, цитоплазмой Бальбиани и митохондриальным облаком (Holland, 1976; Guraya, 1979; Hertig, 2005; Zelazowska

1 Работа выполнена при поддержке гранта ДВО РАН № 12-1-П6-08.

е1 а1., 2007), остается невыясненной. Опубликованная информация затрагивает лишь второстепенные стороны активности ТБ. Например, известно, что у шпорцевой лягушки Хепорж \aevis ТБ способствует транспортировке зародышевых детерминант и сопряженных РНК из перинуклеарного пространства к вегетативному полюсу ооцита (К1ос, Е1кгп, 1995; ШПк е1 а1., 2005). В ооцитах тигрового жука Р5еЫохусИеИа ап^в1а1а компоненты ТБ участвуют в формировании полярной плазмы (оосомы) (^1ак е1 а1., 2003). В оогенезе фруктовой мушки БгояоркИа melanogaster ТБ связывается с РНК зародышевой плазмы и транспортирует митохондрии, способствующие формированию полярной плазмы (Сох, Spradling, 2003).

Характерной особенностью ТБ является присутствие митохондрий, однако роль этих органелл в функционировании ТБ не изучена. При этом не исключено, что именно взаимодействие ТБ с митохондриями может быть одним из ключевых моментов формирования зародышевой плазмы. Наше предположение базируется на исследованиях, показавших, что в оо-

цитах мыши структуры, схожие с терминальными гранулами, образуются в результате трансформации митохондрий, утративших внешнюю и внутреннюю мембраны (Reunov, 2004). Недавно было установлено, что эти производные митохондрий иммунопозитивны для VASA - белка, специфичного для зародышевой плазмы, что позволяет говорить о принадлежности данных структур к зародышевой плазме (Reunov, Reunova, 2014). Не исключено, что этап, предшествующий терминальной трансформации митохондрий, связан с ТБ, которое у мыши исчезает на раннем этапе оогенеза (Pepling et al., 2007), но эта версия нуждается в экспериментальном подтверждении.

Таким образом, до настоящего времени возможная роль ТБ в превращении митохондрий в терминальные гранулы не была изучена ни на одном из видов Metazoa. В данной статье изложены результаты ультраструкгурного исследования роли митохондрий и ТБ в формировании герминативных гранул в оогенезе голотурии Apostichopusjaponieus.

Материал и методика. Голотурию A.japonicus собирали на Морской биологической станции "Восток" Института био-

логии моря им. A.B. Жирмунского (ИБМ) ДВО РАН в июне, июле и августе 2013 г. Для эксперимента в каждом случае брали яичники у трех особей. Фрагменты яичника отдельной особи фиксировали 2.5% раствором глютаральдегида в 0.1 М какодилатном буфере (pH 7.4) с добавлением хлорида натрия (NaCl) до осмолярности 1100 мосм/л. Материал постфиксиро-вали в 2% растворе тетроксида осмия на морской воде, обезвоживали в серии спиртов и ацетонов, после чего заключали в эпон-аралдит. Срезы, изготовленные алмазным ножом на ультрамикротоме Ultracut-E (Reichert), окрашивали уранилаце-татом и цитратом свинца и изучали с помощью трансмиссионного электронного микроскопа JEM 100S.

Результаты и обсуждение. В цитоплазме ранних ооци-тов голотурий, собранных в июне, обнаружены округлые, относительно крупные (около 4-6 мкм) скопления гранулярной электронно-плотной субстанции, не окруженные мембраной. С ультраструктурной точки зрения эти структуры сопоставимы с некоторыми разновидностями ТБ, которое, как известно, может иметь разное строение у разных видов многоклеточ-

Рис. 1. Ранний ооцнт голотурии Аро$исЬорт}аротст. А- тело Бальбиани в цитоплазме ооцита; Б - митохондрии вблизи тела Бальбиани, одна из митохондрий (обозначена звездочкой) контактирует с телом Бальбиани; В - митохондрия (обозначена звездочкой), погруженная в тело Бальбиани (наконечниками стрелок отмечена электронно-плотная зона, возникающая в митохондрии); Г - гибридная структура, погруженная в тело Бальбиани (митохондриальная часть обозначена звездочкой; зона терминальной гранулы показана наконечниками стрелок; стрелками обозначена остаточная митохондриальная криста внутри терминальной части). Условные обозначения: жг - желточные гранулы, км - клеточная мембрана, пп - пористые пластинки, гб - тело Бальбиани, я - ядро. Масштаб: А-1 мкм; Б-Г -0.5 мкм.

74

РЕУНОВ И ДР.

Рис. 2. Средний (А) и поздний (Б, В) ооциты голотурииДрояйсйорияу'ароягси,«. А - тело Бальбиани, окруженное терминальными гранулами; Б - терминальная гранула, внутри которой заметна митохондриальная криста (обозначена стрелками); В - терминальная гранула, расположенная неподалеку от клеточной мембраны ооцита. Условные обозначения: гг - терминальные гранулы, км - клеточная мембрана, тб - тело Бальбиани. Масштаб 1 мкм.

Рис. 3. Схема взаимодействия митохондрий с телом Бальбиани при формировании терминальных гранул. А - митохондрии, контактирующие с телом Бальбиани; Б - погруженные в тело Бальбиани митохондрии превращаются в электронно-плотные митохондриальные производные; В - митохондриальные производные трансформировались в терминальные гранулы, которые отделились от тела Бальбиани. Условные обозначения: гг - терминальные гранулы, м - митохондрии, мп - митохондриальные производные, тб - тело Бальбиани.

ных животных (К1ос й а1., 2004). В ооцитах ТБ расположено в пространстве между ядром и клеточной мембраной наряду с такими типичными структурами, как желточные гранулы и пористые пластинки (рис. 1А). Вблизи ТБ видны митохондрии, некоторые из них находятся в контакте с данной структурой (рис. 1Б). Часть митохондрии, погруженная в вещество ТБ, как правило, становится электронно-плотной (рис. 1В). Во многих случаях эта электронно-плотная часть митохондрии теряет наружную мембрану и структурно становится неотличимой от электронно-плотной терминальной гранулы (рис. 1Г). Герминально-подобные половины таких "гибридных" структур обычно содержат митохондриальные кристы (рис. 1Г). В ооцитах из гонад, зафиксированных в июле, ТБ окружено терминальными гранулами, которые, хотя и утратили с ним контакт, но локализованы неподалеку (рис. 2А). Терминальные гранулы еще сохраняют сходство с митохондриями, поскольку в них видны остаточные митохондриальные кристы (рис. 2Б). В августе в яичниках голотурий ооциты, содержащие ТБ, малочисленны, а терминальные гранулы в них обычно локализованы неподалеку от клеточной мембраны (рис. 2В).

Таким образом, в ооцитах А. ]'аротсия терминальные гранулы образуются в процессе постепенной трансформации митохондрий. Впервые подобный феномен обнаружен при изу-

чении ооцитов мыши (Reunov, 2004). Однако, если роль ТБ в пр

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком