PDF《洋葱细胞核仁结构与 rDNA 复制的动态关系1》

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1 - 洋葱细胞核仁结构与 rDNA 复制的动态关系

1 尚广彬 王爽 王丽丽 焦明大 * 东北师范大学细胞与遗传研究所 吉林 长春

130024 E-mail: jiaomd536@nenu.

edu.cn 摘要: 应用常规电子显微镜和电子显微镜放射自显影技术, 对核仁超微结构在细胞分裂时期 中的动态变化和 rDNA 的复制进行了研究. 结果显示核仁内 FC、 DFC 和GC 结构在不同时期变 化明显. 核仁中 rDNA 的复制位置主要分布在核仁边缘的颗粒区和核仁相随染色质部位. rDNA 的复制时期最早起始于 G1 期的较晚时期,此时只有少数细胞核仁中的 rDNA 进行复制;

S 期是rDNA 复制的主要时期,复制比较活跃;

在G2 期复制并没有立即停止,rDNA 的复制一直 延续到 G2 期结束. 关键词:洋葱;

核仁;

FC;

DFC;

rDNA 复制 1. 引言核仁是真核生物细胞核内重要的功能区域,是细胞中合成 rRNA 和生产核糖体的结构 [1,2] .核仁在细胞的生命活动中起着非常重要的作用,因为细胞中所有的蛋白质都要在核糖 体上合成,生长旺盛细胞的每个世代要产生约

1000 万个 rRNA 分子,形成约

1000 万个核糖 体. 电镜下看到的核仁结构可分为三个区域: 低电子密度区域的纤维中心 (fibrillar center, FC) 、高电子密度区域的致密纤维组分(dense fibrillar component, DFC)和由直径 15nm 左右颗粒组成的颗粒组分(granular component, GC) .除上述三种结构外,核仁中还存在 通道结构.而且核仁是高度动态变化的结构,即使在核仁存在的细胞分裂的间期,核仁内部 的超微结构也是随着 G

1、S 和G2 时期的不同而变化的. 核仁不仅是 rRNA 基因表达和把表达产物组装成核糖体前体的场所,也是 rRNA 基因 (rDNA)本身自我复制之地.许多学者都对 rDNA 的复制位置和复制发生的时期做了大量的 研究 [3] .关于在核仁什么部位进行 rDNA 的复制,具体发生部位到目前为止还没有统一的意 见.主要两种观点:一种观点认为 rDNA 的复制位置主要在核仁 FC 和DFC 区域 [4,5] ;

另一种 观点认为 rDNA 的复制位置主要在核仁边缘颗粒区及与核仁相随染色质相连接的部位 [6,7,8] . 关于 rDNA 的复制时期也有很大的争论.研究者们争论的焦点集中于复制发生在 S 期的哪个 阶段,即早 S 期、中S期和晚 S 期.因为不同的研究者所研究的角度不同,分别建立了不同 的模型 [9,10,11] . 核仁中 rDNA 的复制是一个矢量过程, 其中 rDNA 的复制部位与时期一直是许多研究者争 论的问题,多以动物细胞作为实验材料,对植物细胞研究的较少,其实验结果具有片面性, 不能够完全代表植物细胞的性质. 而且研究手段主要是先对体外培养的细胞进行同步化, 再1本课题得到高等学校博士学科点专项基金资助(项目号:20040200003) http://www.paper.edu.cn -

2 - 对同步化的细胞免疫标记, 最后以荧光显微镜和共聚焦显微镜并附带以电子显微镜来观察研 究,实验方法比较单一.关于从亚显微水平上对核仁结构在分别处于 G1 期、S 期和 G2 期的 动态变化还很少有系统性的报道. 本文是以洋葱根尖细胞为实验材料, 首先用常规超薄切片 电镜观察来研究细胞核仁结构在细胞周期中的动态变化,再用

3 H-胸腺嘧啶脱氧核苷 (

3 H-TdR)放射自显影的方法标记 rDNA,在亚显微水平对 rDNA 复制问题进行研究,并且从 细胞周期的角度,探讨核仁的动态结构与 rDNA 复制的关系和变化规律. 2. 材料和方法 2.1 实验材料 高等植物洋葱(Allium cepa)鳞茎,在室温条件下发根,待其根尖长至 约1~2 厘米时,切取根端分生组织细胞作为实验材料. 2.2 实验方法 洋葱根尖分生组织常规电子显微镜制片 取生长旺盛的洋葱根尖依次在 2.5%戊二醛溶液(0.1mol/L 磷酸缓冲液配制,pH=7.4) 中固定