Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Анализ распределения и диффузии калия в зиготе мыши
ВАК РФ 03.00.02, Биофизика
Автореферат диссертации по теме "Анализ распределения и диффузии калия в зиготе мыши"
На правах рукописи
Аксиров Аслан Мухаметханович
АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ II ДИФФУЗИИ КАЛИЯ В ЗИГОТЕ МЫШИ
03.00.02 - Биофизика
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Пущино - 2005
Работа выполнена в лаборатории термодинамики и энергетики биологических систем Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН
Научные руководители: доктор биологических наук
Погорелов Александр Григорьевич
кандидат физико-математических на>к Гольдштейн Дмитрий Вадимович
Официальные оппоненты: доктор биологических на) к профессор
Нестеров Виктор Павлович
доктор физико-математических наук Гольдштейн Борис Наумович
Ben шин организация Институт общей и неорганической
химии им. Н.С. Курнакова РАН
Защита состоится " 18 " мая 2005 г в 13 часов 30 мин на заседании диссертационного совета Д-002.093.01 при Инститлте теоретической и экспериментальной биофизики РАН по адресу
142290 г Пущино Московской обл ул Институтская 3, большой конференц-зал
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН
Автореферат разослан "_"_2005 г
Ученый секретарь диссертационного совета кандидатфизико-математическихнаук
Ланнна Н.Ф.
Общая характеристика работы Актуальность темы Из феноменологической теории следует что митотическое деление клетки сопряжено с рядом условий повышение внутриклеточной концентрации натрия уменьшение по абсопютной величине мембранного потенциала приобретение клеткой сферической формы Одновременно было показано что подготовка к митозу проходит на фоне трансформации калиевого гомеостаза клетки Этот процесс вызывает изменение концентрации калия во всей цитоплазме и тоэтому протекает относительно медленно растягиваясь во времени на все фазы кпеточного деления
Первый клеточный цикл эмбриональной клетки (зиготы) качественно отличается от митоза специализированной клетки
Уникальность зиготы млекопитающих во многом определяют условия окружающей ее среды Развитие зародыша млекопитающих протекает при гипоксии Однако для зиготы гипоксические >сповия представляют составляющую нормального развития в то время как для специализированной клетки - экстремалью ю ситуацию Возможно это является причиной того что на начальной стадии доимппантационного развития у раннего зародыша редл цировано окислительное фосфорилирование - эффективная система синтеза АТФ При этом в полном объеме еще не стожился и комппекс ферментов поддерживающий гликолиз
Трансформация системы транспорта ионов \ раннего эмбриона продолжается весь предымплантационный период развития эмбриона Например \ зиготы не показан механизм обмена который обязательно прис\тств'\ет на мембране цифференцированной кпетки Вплоть до стадии ранней бластоцисты прогнозир\ется наличие внутриклеточного дефицита калия об\ словленного низким N ровнем Na/K-АТФазы Пока не ясно на стадии транскрипции трансляции или модификации белков встроенных в мембрану клетки ос\ ществляется комплектация ионтранспортрирующей системы в течение первого клеточного цикла
Особенность в обеспечении зиготы энергией отсутствие v нее системы транспорта ионов характерной для специализированной клетки наличие специфических ионтранспортирующих систем предполагает формирование особого калиевого гомеостаза Конкретику в прогноз об изменении содержания капия в одноклеточном эмбрионе вносит 240 pS ^ канал Эффективность и длитепьность активной фазы этого канала позвопяют предположить колебания концентрации цитоплазматического калия в течение первого клеточного цикла Учитывая свойства 240 pS k+ канала колебания должны быть синхронизированы с фазами развития зиготы и иметь амплитуду достаточную для того чтобы инд> цировать молек\ пярно-генетические изменения в эмбрионе Изпоженное выше определяет актуальность анализа распределения цитоплазматического калия в зиготе млекопитающих
Цель и основные задачи исследований Цель настоящей работы заключалась в оценке параметров диффузии иона К+ в условиях цитоплазмы зиготы мыши на основе результатов электронно-зондового микроанализа и создании математической модели распределения цитоплазматического калия в течение первого клеточного цикла В соответствии с этим решались следующие основные задачи
♦ разработка метода цифровой регистрации кривой распределения характеристического рентгеновского излучения К Ка вдоль линии сканирования по клетке,
♦ расчет локальной концентрации калия по кривым распределения интенсивности характеристического рентгеновского излучения К Ка,
♦ получение кривых распределения концентрации калия для цитоплазмы зиготы мыши на разных фазах развития эмбриона,
♦ создание математического алгоритма анализа диффузии калия в условиях цитоплазмы зиготы
Научная новизна. Получены кривые распределения концентрации калия в цитоплазме зиготы мыши на разных фазах развития эмбриона Выявлено гетерогенное распределение цитоплазматического калия в зиготе мыши Впервые обнаружено, что пространственное распределение депо калия в одноклеточном эмбрионе мыши имеет радиальную симметрию и меняется со временем Определен порядок величины коэффициента диффузии калия в цитоплазме зиготы мыши Разработана математическая модель К+ обусловленной полимеризации актина в зиготе мыши
Практическая значимость Разработан метод цифровой регистрации кривых распределения интенсивности рентгеновского излучения для кристалл-дифракционных спектрометров сканирующего электронного микроскопа ^М-ИЗ (1ЕОЬ Япония),Разработан метод перевода в цифровой вид кривых распределения интенсивности рентгеновского излучения, записанных в аналоговой форме на фотоматериале. Предложен алгоритм количественной обработки кривых распределения интенсивности рентгеновского излучения, Предложен алгоритм оценки коэффициента диффузии калия в клетке по данным электронно-зондового микроанализа
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы представлены на совместном заседании секций Ученого совета ИТЭБ РАН «биосинергетика» и «биологическая подвижность», XIV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (Черноголовка 2005) и V Сибирском физиологическом съезде (Томск, 2005)
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 2-х глав собственных исследований, заключения, выводов и указателя литературы Работа изложена на 122 страницах включает 7 таблиц и 22 рисунка В списке цитируемой литературы указано 234 источника
Результаты исследования и их обсуждение
Изменение концентрации калия в зиготе мыши на фазах первого клеточного цикла (анализ цикличности изменения калия в цитоплазме зиготы)
Для ооцита и зиготы мыши характерна низкая внутриклеточная концентрация калия Причиной этого может быть интенсивный пассивный транспорт иона К+ из эмбриональной клетки Например, показано, что первый клеточный цикл мыши синхронизирован с работой калиевого канала (240 pS K+) на мембране эмбриональной клетки При этом активность 240 pS K+ канала не зависит от хромосомального цикла Предполагается, что канал регулируется цитоплазматическим осциллятором, опосредовано взаимодействующим с ядерным циклом через циклин зависимую киназу- cdkl В качестве посредника между cdkl и 240 pS K+ каналом рассматривается митогенактивируемая протеинкиназа, которая активна у ооцита на метафазе II мейоза и в митозе первого клеточного цикла. Ингибирование канала в начале S фазы и на S/G2 переходе, по-видимому, обусловлено активацией тирозинкиназы
240 pS K+ канал относится к типу "макси", совмещая высокую ионную избирательность и высокую проводимость Эффективность канала и длительность его активного состояния позволяют предположить, что в течение подготовки зиготы к первому делению дробления 240 pS K+ канал индуцирует циклические изменения концентрации калия во всей клетке Данная гипотеза вполне обоснована, если учесть, что быстрая компенсация потерь калия невозможна, так как заметная активность Na/K-АТФазы проявляется только на стадии бластоцисты
Действительно, анализ литературных данных показывает, что концентрации калия в зиготе мыши на Gj/S фазе увеличивается почти в 2.5 раза относительно ооцита и затем, уменьшается более чем в три раза на профазе митоза В таблице 1 суммированы результаты электронно-зондового микроанализа цитоплазматической концентрации калия в одноклеточном эмбрионе мыши
Таблица 1. Концентрация (мМ) калия в цитоплазме ооцита и зиготы на фазах начальной стадии развития эмбриона мыши линии Swiss, определенная методом электронно-зондового микроанализа *
Фаза развития КАЛИЙ (мМ)
Ооцит на метафазе II мейоза 60±4
Зигота в начале фазы G, 67±7
Зигота на фазе Gi /S 117+5
Зигота на фазе S 148122
Зигота на фазе G2 109+ 16
Зигота на профазе митоза (М„р) 44+7
(*) данные представлены как среднее и среднеквадратичное отклонение (Гольдштейн. Аксиров и др, 2005)
з
Из сравнения данных видно, что уже в начале G| фазы концентрация калия в зиготе не значительно, но отличается от таковой в ооците (табл 1 ) В течение первого клеточного цикла цитоплазматическая концентрация калия претерпевает существенные изменения При блокировании 240 pS K+ канала на G|/S переходе содержание элемента меняется от 66 мМ (начало d фазы) до 148 мМ (S фаза) Этот факт свидетельствует о высокой активности Na/K-АТФазы в этот период развития зиготы, достаточной чтобы поддерживать концентрацию калия в эмбриональной клетке на уровне -150 мМ Указанная величина значительно выше цито плазматической концентрации калия, регистрируемой в дифференцированной клетке ткани
Следует отметить низкий уровень внутриклеточного калия в начале G| фазы зиготы (табл 1 ) Близкая по величине концентрация калия также наблюдается при переходе из G2 фазы в профазу митоза (-44 мМ) Для обеих ситуаций характерным является начало деконденсации ДНК сперматозоида или ядра зиготы, соответственно То, в какой степени уменьшение цитоплазматического калия представляет собой необходимый атрибут подготовки ДНК к репликации, требует дополнительных исследований Однако известно, что присутствие катиона К+ в физиологических концентрациях стабилизирует молекулу ДНК, предотвращая ее деградацию и рекомбинацию
Временные характеристики колебаний внутриклеточного калия зиготы мыши (табл 1) отличаются от параметров известного кальциевого осциллятора Последний активен в первые часы после оплодотворения, когда формируется мужской пронуклеус Изменение же калия в зиготе мыши совпадает с фазами 240 pS K+ канала, который активен в М/Gi фазе и блокируется в начале S фазы или на S/G2 переходе
Анализ литературных данных позволяет прийти к заключению, что фазы первого клеточного цикла мыши синхронизированы с изменением внутриклеточной концентрации калия Причиной этого может быть, например, цикличность в работе 240 pS K+ канала "'Калиевые'" колебания способны оказывать самое разнообразное влияние на зиготу, участвуя в регуляции физиологического состояния клетки Изменение концентрации иона К+ индуцирует ключевые молекулярно-генетические трансформации экспрессию генов, рекомбинацию/деградацию ДНК, (де)полимеризацию актина - основного стрз ктурного элемента цитоскелета
Расчет коэффициента диффузии калия в зиготе мыши. [неоднородное распределение калия в зиготе- модель простой диффузии К+ в эмбрионе мыши)
Принято считать что скорость движения иона К+ в цитоплазме соизмерима с его скоростью в водном растворе с коэффициентом диффузии — 2*10"у м2/с При размерах зиготы
~60 мкм это означает отсутствие заметного градиента концентрации калия между периферией и центральной областью клетки, так как различие между зонами цитоплазмы нивелируется за доли секунды. Если высказанное предположение верно, то в течение первого клеточного цикла, который длится почти сутки, следует ожидать плавное изменение уровня внутриклеточного калия с гомогенным распределением элемента по цитоплазме Однако предположение об однородном распределении калия в цитоплазме зиготы достаточно гипотетично, так как известно, что калий депонируется клеточными структурами Анализ концентрации элемента по зиготе также не подтверждает наличие однородного распределения калия в одноклеточном эмбрионе мыши (табл 2)
Таблица 2. Концентрация (мМ) калия в кортикальной и центральной зонах цитоплазмы зиготы мыши линии Swiss на фазах ранней стадии развития эмбриона, определенная методом электронно-зондового микроанализа*.
Фаза развития клетки Периферическая цитоплазма Центральная зона цитоплазмы
Ооцит на метафазе II 61 ±4 60±4
0| фаза зиготы 70±8 66+8
0;/5 фаза зиготы 254±18 117±6
Б фаза зиготы 145±20 148±22
(*) данные представлены как среднее и среднеквадратичное отклонение (Погорелов Аксиров, и др , 2005)
Видно (табл 2 ). что на Gi/S и G2/M переходе наблюдается значимое различие между периферической цитоплазмой эмбриона и его центральной частью Эти данные свидетельствуют о том, что параметры диффузии иона К+ в условиях зиготы не соответствуют таковым для водного раствора При расчете коэффициента диффузии калия в зиготе с учетом формы клетки, использовали трехмерную модель диффузии в однородном шаре Задача решалась в среде MatLab с применением приложения Tool Box Partial Equation
Анализ пространственно временных особенностей распределения цитоплазматического калия в зиготе (табл 2 ) позволил сформулировать граничные и начальные условия для расчета коэффициента диффузии В начальный момент времени калий в цитоплазме распределен равномерно с концентрацией как у ооцита на метафазе II мейоза В примембранной области поддерживается высокий уровень элемента, соответствующий его содержанию в периферической области на Gi/S фазе На указанном интервале первого клеточного цикла 240 pS К* канал инактивирован и, в результате, формируется поток калия, направленный от мембраны зиготы к ее центру По завершении S фазы концентрация в центральной части зиготы увеличивается до -120-И 50 мМ
По нашей оценке коэффициент диффузии для калия в цитоплазме зиготы оказался на 4-5 порядков меньше величины, которая приводится для иона К+ в водном растворе (~ 2*10'ум2/с) Таким образом скорость распространения калия в эмбрионе во много раз медленнее, чем в воде Чем может быть обусловлено данное явление'' Около 30% калия в клетке может находиться в связанном виде, что предполагает наличие систем аккумуляции этого элемента Одним из таких механизмов является полимеризация актина, индуцированная увеличением концентрации иона К+
Модель калий обусловленной полимеризации актина в цитоплазме зиготы мыши
Для объяснения феномена торможения диффузии калия в зиготе мыши нами предложена модель калий обусловленной полимеризации актина Предпосылкой для создания модели была система экспериментальных данных, описывающих физико-химические особенности полимеризации актина и роль этого белка в формировании морфо-функциональных свойств клетки Например, G актин, как правило, локализован в кортикальной цитоплазме, которая претерпевает обратимые изменения характерные для водных растворов полимеров Подобными вязкоупругими свойствами обладает раствор актиновых филаментов
Ряд бактерий для перемещения по цитоплазме используют клеточный актин Этот факт свидетельствует о том, что в клетке запасено актина достаточно, чтобы связать заметное количество основного цитоплазматического катиона К+ В физиологических условиях фактором, определяющим скорость и полноту полимеризации белка, является ион К+ При переходе в F форму актин связывает катион, после чего этот пул калия диффундирует в составе молекулы полимера На рис\ нке 1 схематично представлена последовательность событий, происходящих в процессе полимеризации актина С-як-п1н(АТФ) + КЪ С-актин(АТФ, К*) о « Г-актин(АТФ, К+) => К-актин(АДФ, К+) +Р,
Рис. 1. Последовательность событий, реализующихся при полимеризации актина
В результате полимеризации образуется структура подобная гелю, которую формируют актиновые филаменты Упругие характеристики таких структур объясняют наличием взаимодействия между нитями F актина Однако очень медленная диффузия полимера, наряду с высокой концентрацией иона К+, также рассматривается, как причина стабильности актинового геля В последнем случае взаимодействием между молекулами белка пренебрегают
Таким образом, основным положением предложенной модели калий обусловленной полимеризации актина в зиготе является вывод о том, что ион К+ инициирует создание геле
подобных актиновых структур Стабильность этих компартментов обусловлена низкой скоростью диффузии Б актина, полимерная форма которого поддерживается локально высокой концентрацией калия Следует отметить, что коэффициент диффузии, рассчитанный нами для калия в условиях зиготы близок по значению к величине параметра, определенного для Б актина Это совпадение подтверждает адекватность предложенной модели калий обусловленной полимеризации актина в зиготе
Модель гетерогенного распределения калия в зиготе мыши (формирование в клетке структуры, депонирующей калий)
Особенностью развития одноклеточного эмбриона мыши является 240 р8 К+ канал, который циклически меняет свою активность После оплодотворения канал инактивируется, что вызывает увеличение потока иона К+, направленного в клетку В соответствии с предложенной нами моделью, такая ситуация инициирует процесс полимеризации актина в примембранной области зиготы, в результате чего возникает градиент мономерной формы белка С учетом быстрой диффузии в актина, это приводит к концентрации актина у цитоплазматической мембраны в виде Б актин (К) комплекса Схематично описанный процесс представлен на рисунке 2
Высокие скорости деполимеризации Б актина и диффузии в актина способны обеспечить разборку полимерной структуры в одном месте клетки и быструю доставку мономера в компартмент, где формир\ются условия для локальной полимеризации При этом в клетке одновременно возможны два потока актина Первый обусловлен перемещением мономера белка Гораздо более медленный поток актина поддерживается диффузией его полимерной формы
/ \
Рис 3 (А) Изображение интактной зиготы мыши в самом начале Gi фазы полученное на 2 мкм срезе в режиме прошедших электронов Шкала нанесенная на рисунке соответствует 4 мкм (Б) кривая распределения калия вдоль линии сканирования регистрации отмеченной на рис\нке (А)
Испопьзуемая для зиготы сферическая симметрия соответствует форме клетки но не вполне согласуется с ф\ нкциональными характеристиками мембраны эмбриона На поверхности зародыша расположено редукционное тельце и область оплодотворения Указанные участки отличаются по своим свойствам от поверхности остальной мембраны что модифицирует картину сферической симметрии принятой нами для диффузии калия в зиготе С \ четом этого замечания профиль распределения калия по клетке на срезе плоскость которого проходит произвольным образом может быть асимметричным
Модель диффузии ионов К в актиновом геле
В предыдущем разделе было показано что повышение концентрации иона k+ v мембраны зиготы индуцированное ингибированием 240 pS ^ канала инициирует образование плотной структ\ ры Этот вновь образованный клеточный компартмент формир\ется при потимеризации актина и способен накапливать калий что задерживает распространение элемента по направлению к центр\ клетки Однако лишь небольшая часть иона к+ связывается F актином Основной ПУТ остается в форме катиона предотвращая деполимеризацию потимера (рис 4) При этом калий в составе F актин (К) комплекса распространяется по кпетке в процессе медленной диффузии полимера
Рис. 4. Схема,
иллюстрирующая механизм
формирования у мембраны зиготы структуры, образованной F актин (К) комплексом Увеличение размеров структуры на G|/S переходе обусловлено диффузией иона К+ к центру клетки, инициированной
накоплением калия в области цитоплазматической мембраны эмбриона в результате
инактивации 240 pS ^ канала и работы Na/K-АТФазы
ГясСЙ! (К)
Движение основного пула калия, депонированного структурой в виде свободного иона К+ тормозится ячеистым строением актинового геля Диффузия катиона на G|/S переходе приводит к полимеризации актина на границе геля от центра клетки, что сопровождается дополнительной концентрацией актина (рис 4) Этот процесс ограничен количеством в клетке G актина который изначально относительно гомогенно распределен по цитоплазме Фактор диффузии F актина и иона К+ со временем приводит к увеличению размеров актинового геля и «размыванию» пика калия аккумулированного данной структурой
По завершении полимеризации практически весь актин концентрируется в геле и в результате содержание мономера белка в остальной цитоплазме понижается до критического уровня при котором невозможно образование F актина Критическая концентрация определяется величиной в несколько микромолей мономера белка
Характерное распределение калия в зиготе на конечном отрезке Gj/S перехода представпено на рисунке 5 Интересно что уровень калия регистрируемый в периферийной зоне зиготы на Gi/S фазе (табл 2) близок по величине к концентрации К+ оптимальной для полимеризации G актина in vitro
Рис 5 (А) Изображение интактной зиготы мыши на С]/8 переходе полученное на 2 мкм срезе в режим прошедших электронов Шкала нанесенная на рисунке соответствует 5 мкм (Б) кривая распределения калия вдоль линии регистрации отмеченной на рисунке (А)
Предложенная модель калий индуцированной полимеризации актина рассматривает инактивацию 240 pS K+ канала как причину формирования структуры (геля) у мембраны зиготы Данная структл ра концентрирует в себе клеточный актин в виде F актин(К) комплекса и способна препятствовать диффузии иона К+ к центру эмбриона Последующее повышение концентрации цитоплазматического калия уже практически не приводит к образованию F актина вне области актинового геля
Динамическая модель актинового геля
Развитие первого клеточного цикла млекопитающих для которого не характерна быстрая трансформация морфологии и функции эмбриона носит непрерывный характер Др\гими словами 240 pS K+ канал может быть частично активен уже на S фазе что инициирует уменьшение потока иона К+ в зигот) На S/G2 переходе по мере дальнейшей активизации канала развивается ситуация которая характериз\ ется локальным дефицитом калия в периферической цитоплазме (табл 3)
Таблица 3 Концентрация (мМ) калия в кортикальной и центральной зонах цитоплазмы зиготы мыши линии Swiss на фазах заключительной стадии развития эмбриона определенная методом электронно зондового микроанализа*
Фаза развития зиготы Кортикальная цитоплазма Центральная зона цитоплазмы
S фаза 14з±20(п=7) 148±22(п=12)
S/G переход з8±5 (П-3) 109±16(п=9)
G2 фаза 43±8 (п=4) 44±7(п=9)
(*) данные представлены как среднее и среднеквадратичное отклонение (Погорелов Аксиров и др 2003)
На рис\ нке 6 приведено распределение калия по пинии проведенной через зиготл мыши на 8/в2 переходе
А
Рис. 6. (А) Изображение интактной зиготы мыши на 8/02 переходе зиготы, полученное на 2 мкм срезе в режим прошедших электронов Шкала, нанесенная на рисунке, соответствует 4 мкм (Б) кривая распределения калия вдоль линии регистрации, отмеченной на рисунке (А)
Б
Видно (табп 2 -3 рис 6 ), что на заключительной стадии первого клеточного цикла в распределении калия наблюдается картина обратная периоду сразу после оплодотворения, когда поток калия направлен в зиготу Для 8/02 перехода у мембраны клетки регистрируется дефицит калия, обусловленный активизацией 240 р8 К+ канала В этой ситуации тенденции в поведении актиновой структуры будут определяться деполимеризацией Б актина на ее границе со стороны мембраны В результате образуется поток 0 актина к центру клетки в направлении высокой концентрации калия и низкой О актина Последующая реполимеризация актина на внутренней стороне структуры приводит к перемещению зоны Б актина к центру зиготы В рассматриваемой ситуации перемещение границы структуры обусловлено скоростью диффузии встроенного Б актина и/или 0 актина При этом изменение механических свойств цитоплазмы на границе актиновой структуры, например вязкости или упругости может способствовать плавному сближению и, в конечном счете, слиянию пронуклеусов на 02 фазе
Моделирование диффузии калия в зиготе мыши в условиях калий обусловленной полимеризации актина.
Система приведенная в данной работе, на основе уравнения реакции калийобусловленной полимеризации актина
имеет вид
(3)
(4)
(5)
Переменные К,0,0К,¥- концентрации калия, G-актина, G-актин-калиевого комплекса и F-актина соответственно
В левой части первого уравнение системы (2-5) скорость изменения концентрации калия (переменная К) В правой части 1 член отражает диффузию калия, второй -образование G-актин-калиевого комплекса, третий - распадение G-актин-калиевого комплекса, четвертый - распад F-актина
В левой части второго уравнения системы скорость изменения концентрации G-актина (переменная G) Первый член правой части отражает диффузию G-актина. второй образование G-актин-калиевого комплекса, третий - распадение G-актин-калиевого комплекса, четвертый связан с распадом F-актина
Левая часть третьего уравнения записана для скорости изменения концентрации G-актин-калиевого комплекса (переменная GA) В правой части первый член отражает диффузию G-актин-калиевого комплекса, второй - образование G-актин-калиевого комплекса из калия и актина, третий связан с распадом G-актин-калиевого комплекса, четвертый отражает процесс образования филаментов F-актина в результате нуклеации, пятый приток в результате деполимеризации F-актина, шестой член связан с образованием F-актина в процессе элонгации
Левая часть четвертого уравнения записана для скорости изменения концентрации F-актина В правой части первый член отражает диффузию F-актина, второй- образование F-актина, как результат нуклеации, третий распад F-актина, четвертый - образование F-актина в результате элонгации
Все входящие в систему (2-5) параметры задаются исходя из следующих допущений
1 Зигота мыши имеет шарообразную форму и, поэтому, не нарушая общности, можно рассматривать зиготу как область, ограниченную сферой радиуса R, где R*25 мкм
2 В начальный момент времени мономеры G-актина равномерно распределены в области при концентрации 10 мг/мл что соответствует физиологической концентрации актина и актинподобных веществ
3 F-актин концентрации ^ * 1 мг/мл равномерно распределен вдоль границы области
к\» 0,023(моль'с"
к2 = -
1
8x60
(с1)» 0.0021(с ')
(7)
5 В экспериментах in vitro показано, что константа скорости диссоциации F-актина (0,21 сек") остается постоянной величиной, как при полимеризации, так и при деполимеризации филаментов
6 Константа скорости сборки F-актина равна 5х 105-107 (моль'1 сек'1)
7 Константа диффузии калия и мономера G-актина в водном растворе Do' * 2x10'9 м2/с (Кикоин, Таблицы физических величин, 1976) и Du' * 5,3х 10"'' м2/с соответственно
8 Поток калия через границу области определяется из величины копичества калия в зиготе при t=T|=8 ч установленной экспериментально |Ко|~О,65х 10 '"
Решение системы (2) - (5) ищется при следующих начальных и граничных \ словиях
n-^K\=K„, (8) си
G 1=0, dr ''
n-F |, = 0:
or
(9)
(10) (II)
при te[0Ti]
К 1 = 0, (12)
G |„, = GT (13)
GJ, = 0 (14)
^,„.„=0, (15J
л,,.....<16>
при re L
Z),(F>F;)=i);,/=i з,
где£>^- коэффициенты диффузии в водном растворе частиц, а, -константа, /•¡J, D[- минимальное значение концентрации и соответствующий ей коэффициент диффузии, при которых диффузия осуществляется в составе сети F-актииа D\ по величине совпадает с коэффициентом диффузии F-актина
1 ',=(kxF + d)/d, (20)
где i-коэффициент пропорциональности связывающий концентрацию F-актина в точке с максимальной длиной филамента в этой точке. Lmav - максимальная длина филамента, допустимая при концентрации F, кв - постоянная Больцмана, - абсолютная температура, tj - вязкость раствора, d - диаметр диффундирующего стержня, сц - константа
На рисунке 7 приведены нормированные данные, рассчитанные на основе модели (2)-(5), (8)-(20) и соответствующие различным фазам развития зиготы мыши Расчет модели производился в среде MatLab с использованием приложения Tool Box Partial Equation
««»««Ж»»
G0/G1 Gl/S
•чямКЯММ*'
Gl/S Gl/S
^ЧИИШг 1______
в в
чВвЕВБЗЯВ^^ ■ятЧЖШЧРг-''
.........ййрГ-
Я/С 2
в! С2/М
Рис 7 В каждой ячейке представлены профили концентрации G-актина (верхний спева) G-актин калиевого комтекса (нижний спева) F актина (верхний справа) калия (нижний справа) соответствующие различным фазам развития зиготы мыши рассчитанные на основе модели Горизонтальные координаты отражают пространство зиготы По вертикали оппожены нормированные концентрации
Данные погп ченные на основе расчета модели (рис 7) предполагают что одновременно с неоднородным распределением калия в раннем эмбрионе мыши должно наблюдаться гетерогенное распределение F-актина Анализ результатов конфокальной микроскопии показывает что действительно по мере развития зародыша мыши набпюдается неоднородность F-актина по цитоплазме которая видоизменяется со временем РИСУНКИ 8 9
иллюстрируют вышеуказанные особенности поведения F-актина в зиготе мыши
Рис. 8. Распределение G-актина (А-С) и F-актина (G-I) в ооците свиньи на разных стадиях развития
(по WangW-Hetal 2000)
Рис. 9. Проявленность актина убывает по мере сближения прон\кле\сов к центру зиготы (Н)
NBD-phalhcidin проявпяет попимеризо-ванный актин на внешней стороне поверхности пронукле\ сов (К)
(по МагоВ, 1984)
Заключение
В данном исследовании электрон но-зондовый микроанализ применен для изучения распределения калия в зиготе мыши В результате, было показано наличие гетерогенного распределения калия в кортикальной и центральной цитоплазме эмбриона Содержание элемента в этих цитоплазматических компартментах меняется на фазах развития зиготы мыши и синхронизировано с цикличностью 240 pS K+ канала Анализ пространственно -временных особенностей изменения концентрации калия в клетке позволил оценить его коэффициент диффузии в условиях зародыша, который оказался на 4-5 порядков меньше величины данного параметра в водном растворе Для объяснения этого факта нами предложена математическая модеяь калий обусловленной полимеризации актина в зиготе В основу модели положены физико-химические свойства белка, полученные из анализа большого объема фактического материала, которые характеризуют поведение актина в \сювиях in vitro Модель хорошо согласуется с данными биохимических экспериментов по изучению процесса (де(полимеризации актина и F актин(К) комппекса и морфологическими наблюдениями проведенными методом конфокальной микроскопии
Выводы
1 Предложена модель калий обусловленной полимеризации актина в зиготе мыши в основе которой лежит изменение во времени потока калия в клетке, обусловленное цикличной активностью 240 pS K+ канала
2 Методом электронно-зондового микроанализа получены кривые распределения концентрации калия в цитоплазме зиготы мыши на разных фазах развития эмбриона Впервые показано, что цитоплазматический калий распределен в зиготе мыши гетерогенно и его пространственное распределение меняется во времени,
3 Предложен алгоритм оценки коэффициента диффузии калия в цитоплазме зиготы мыши по данным электронно-зондового микроанализа Порядок этого параметра на стадии G1/S перехода оказался на 4-5 порядков выше величины характерной для водного раствора
4 Разработан и метод цифровой регистрации кривых распределения интенсивности рентгеновского излучения для кристалл-дифракционных спектрометров сканирующего электронного микроскопа JSM-U3 (JEOL Япония)
Основные результаты диссертации опубликованы в работах
1 Погорелов А Г , Аксиров А М , Гольдштейн Д В Кантор Г М , Иваницкий Г Р Анализ диффузии и накопления калия в шготе мыши, обусловленных циклической активностью 240 pS K+ канала \\ 2005 Доклады Академии Наук, 400(5) 74-76
2 Погорелов А Г Погорелова В Н Хренова Е В , Кантор Г М , Гольдштейн Д В Аксиров А М Количественный рентгеноспектральный микроанализ биоорганических пленок с помощью кристалл-дифракционного спектрометра W2005 Поверхность Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2 49-54
3 Погорелов А Г . Г М Кантор Н Ю Сахарова. А А Смирнов А М Аксиров Л М Чайлахян «3-D реконструкция эмбриона мыши на ранних стадиях предымплантационного развития» \\ 2005 Цитология 47 (8)
4 Aksirov AM V S Gerasimov, V I Kondratyev, V N Korneev, G N Kulipanov N F Lanina, VP Let) agin NA Mezentsev PM Sergienko BP Tolochko VA Trouno\a A A Vazina "Biological and medical application of SR ftam the storage rings ofVEPP-3 and "Sibena-2" The origin of specific changes ot small-angle X-ray diffraction pattern of hair and their correlation with the elemental content'W 2001 Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 470 380-387
5 Гольдштейн Д В , А М Аксиров Г М Кантор, Е И Смольянинова, А Г Погорелов «Роль 240 pS K+ канала в регуляции цитоплазматической концентрации калия зиготы мыши»\\2005 Биологические мембраны 22(4)
6 Гопьдштейн Д В AM Аксиров ГМ Кантор, А Г Погорелов Анализ концентрации цитоплазматического калия в одноклеточном эмбрионе мыши \\ 2005 Материалы V- Сибирского физиологического съезда (Томск)
7 Гольдштейн Д В Аксиров А М Кантор Г М . Погорелов А Г Электронно-зондовый микроанализ концентрации калия в цитоплазме одноклеточного эмбриона мыши \\ 2005 XIV Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (Черноголовка)
842
I«»« /005
Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Аксиров, Аслан Мухаметханович
ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы.
Цель и основные задачи исследований.
Научная новизна.
Практическая значимость.
Апробация работы.
Структура и объем диссертации.
Публикации.
Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.
Регуляция калиевого гомеостаза клетки.
Особенности диффузии в цитоплазме.
Содержание актина в клетке.
Полимеризация и диссоциация F-актина.
Актин и АТФ.
Актин и действие физических факторов.
Актин и подвижность.
Вязкость актина.
Кинетика полимеризации актина.
Полимеризация актина, обусловленная ионом К.
Глава 2. МЕТОДЫ И ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Физические принципы электронно-зондового микроанализа.
Основы метода freeze-drying.
Моделирование процесса переноса вещества в условиях влияния продуктов реакции на диффузионные свойства среды.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
Изменение концентрации калия в зиготе мыши на фазах первого клеточного цикла (анализ цикличности изменения калия в цитоплазме зиготы).
Расчет коэффициента диффузии калия в зиготе мыши.
Модель калий обусловленной полимеризации актина в цитоплазме зиготы мыши (полимеризация актина - механизм диффузии связанного калия в зиготе).
Модель гетерогенного распределения калия в зиготе мыши формирование в клетке структуры, депонирующей калий).
Модель диффузии ионов К+ в актиновом геле (диффузия свободного иона К+ и его роль в стабилизации ячеек актинового геля).
Динамическая модель актинового геля.
Моделирование диффузии калия в зиготе мыши в условиях калий обусловленной полимеризации актина.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Анализ распределения и диффузии калия в зиготе мыши"
Актуальность темы.
Из феноменологической теории следует, что митотическое деление клетки сопряжено с рядом условий: повышение внутриклеточной концентрации натрия; уменьшение по абсолютной величине мембранного потенциала, приобретение клеткой сферической формы (Cone, 1969; 1971). Одновременно было показано, что подготовка к митозу проходит на фоне трансформации калиевого гомеостаза клетки (Hempling, 1958; Shank et al., 1973). Этот процесс вызывает изменение концентрации калия во всей цитоплазме и поэтому, протекает относительно медленно, растягиваясь во времени на все фазы клеточного деления.
Первый клеточный цикл эмбриональной клетки (зиготы) качественно отличается от митоза специализированной клетки. Зигота - уникальное состояние, когда в пространственных рамках одной клетки осуществляется переход от мейотического к митотическому способу деления. В течение первого клеточного цикла одновременно реализуется две клеточные программы: завершение развития ооцита и начало дифференцировки. За этот период раннего эмбриогенеза полностью преобразуются функциональные свойства одноклеточного эмбриона. Именно на стадии подготовки зиготы к делению формируется тотипотентность бластомера и биологическая полифункциональность, которая, расщепляясь в процессе морфогенеза, трансформируется в множественность типов специализированных клеток.
Уникальность зиготы млекопитающих во многом определяют условия окружающей ее среды. Интригу вносит то, что развитие зародыша млекопитающих протекает при гипоксии (Newsholme, Leech, 1989; Macphee et al., 1994; Donnay, Leese, 1999; Sturmey, Leese, 2003). Однако для зиготы гипоксические условия представляют составляющую нормального развития, в то время как для специализированной клетки - экстремальную ситуацию. Возможно, это является причиной того, что на начальной стадии доимплантационного развития у раннего зародыша редуцировано окислительное фосфорилирование - эффективная система синтеза АТФ (Stern et al., 1971; Biggers, Borland, 1976; Drovak et al., 1985; Houghton et al., 1996). При этом в полном объеме еще не сложился и комплекс ферментов, Ф поддерживающий гликолиз - более древний способ обеспечения клетки энергией (Gilbert, Colton, 1999).
Указанные различия между специализированной и эмбриональной клетками, по-видимому, обусловлены тем, что гены многих белков (ферментов), участвующих в энергетическом метаболизме и регуляции транспорта ионов, экспрессируются только после оплодотворения по мере созревания раннего зародыша (Harvey et al., 1995; Leese, 1995; Semenza, 1999, 2000; Wenger, Gassman, 1999; Wenger, 2000; Hamatani et al., 2004). В последней работе подчеркивается, что первый пик транскрипции ДНК de novo соотносится с активацией генома зиготы. Это может объяснить низкий уровень Na+/K+-ATOa3bi или Na+/ET обмена и, в результате, относительное закисление внутриклеточного рН (6.8) у раннего эмбриона (Baltz et al., 1991).
Трансформация системы транспорта ионов продолжается весь предымлантационный период развития эмбриона. Например, у зиготы не показан механизм NaTBT обмена, который обязательно присутствует на мембране дифференцированной клетки (Baltz et al., 1990; Baltz et al., 1993). Вплоть до стадии ранней бластоцисты прогнозируется наличие внутриклеточного дефицита калия, обусловленного низким уровнем Na/K-АТФазы (Powers, Tupper, 1977; Watson, Kidder, 1988; VanWikle, Campione, 1991; Baltz et al, 1997). Пока не ясно на стадии транскрипции, трансляции или модификации белков, встроенных в мембрану клетки, осуществляется комплектация ионтранспортирующей системы в течение первого клеточного цикла.
Изложенное выше позволяет предположить, что регуляция ионного гомеостаза зиготы осуществляется древними, эволюционно обусловленными системами, которые теряют свою активность после имплантации в процессе кислородной» дифференцировки. Например, в эмбриональной клетке, на фоне дефицита калия, должен накапливаться натрий. В отличие от специализированной клетки этот феномен обусловлен не компенсацией клеточного ацидоза, а транспортом кальция из цитоплазмы эмбриональной клетки через обратный Na /Са обмен (DiPolo 1989; Crespo et al., 1990). Этот механизм использует градиент натрия на цитоплазматической мембране для того, чтобы вывести один катион Са2+ в обмен на вход трех катионов Na+ (Rueter, Seitz, 1968; Baker et al, 1969; Eisner, Lederer, 1985; Crespo et al, 1990). Рассматриваемый антипорт зависит от потенциала на цитоплазматической мембране и может быть обратим (Carroll, 2000). Специфическим для клетки раннего эмбриона является 240 pS К1" канал (Day et al., 1993; 1998; 2001).
Особенность в обеспечении зиготы энергией, отсутствие у нее системы транспорта ионов, характерной для специализированной клетки, наличие специфических ионтранспортирующих систем предполагает формирование особого калиевого гомеостаза. Конкретику в прогноз об изменении содержания калия в одноклеточном эмбрионе вносит 240 pS К+ канал. Эффективность и длительность активной фазы этого канала позволяют предположить колебания концентрации цитоплазматического калия в течение первого клеточного цикла. Учитывая свойства 240 pS К+ канала, колебания должны быть синхронизированы с фазами развития зиготы и иметь амплитуду, достаточную для того, чтобы индуцировать молекулярно-генетические изменения в эмбрионе.
Несмотря на интерес к этой проблеме, исследование внутриклеточного калия в зиготе млекопитающих оставалось невозможным. Основной причиной было отсутствие прямого метода измерения концентрации элемента в отдельной клетке, таких малых размеров (~80 мкм) как эмбрион.
Развитие технология электронно-зондового микроанализа позволило преодолеть это ограничение и обеспечило подходы не только для измерения концентрации калия в цитоплазме зародыша, но и для изучения локального распределения элемента в клетке (Погорелов и др., 2004; 2005). В работе основной акцент сделан на математическом моделировании процессов диффузии и накопления калия в одноклеточном эмбрионе мыши на основе экспериментальных данных электронно-зондового микроанализа (Гольдштейн и др., 2004а; 20046; Погорелов и др., 2005а; 20056). Цель и основные задачи исследований
В связи с изложенным, целью настоящей работы было: используя результаты электронно-зондового микроанализа, оценить параметры диффузии иона К+ в условиях цитоплазмы зиготы мыши. Центральным был вопрос создания математической модели распространения и компартментализации цитоплазматического калия в течение первого клеточного цикла. Для достижения цели необходимо было решить следующие основные задачи:
1. Разработать метод цифровой регистрации кривой распределения характеристического рентгеновского излучения К Ка вдоль линии сканирования по клетке;
2. Разработать метод расчета локальной концентрации калия по кривым распределения интенсивности характеристического рентгеновского излучения К Ка;
3. Получить кривые распределения концентрации калия для цитоплазмы зиготы мыши на разных фазах развития эмбриона;
4. Разработать математический алгоритм анализа диффузии калия в условиях цитоплазмы зиготы.
Научная новизна
1. Получены кривые распределения концентрации калия в цитоплазме зиготы мыши на разных фазах развития эмбриона;
2. Показано, что цитоплазматический калий распределен в зиготе мыши гетерогенно;
3. Впервые выявлено, что пространственное распределение депо калия в одноклеточном эмбрионе мыши имеет радиальную симметрию и меняется со временем;
4. Определен порядок величины коэффициента диффузии калия в цитоплазме зиготы мыши;
Практическая значимость
1. Разработан метод цифровой регистрации кривых распределения интенсивности рентгеновского излучения для кристалл-дифракционных спектрометров сканирующего электронного микроскопа JSM-U3 (JEOL, Япония);
2. Разработан метод перевода в цифровой вид кривых распределения интенсивности рентгеновского излучения, записанных в аналоговой форме на фотоматериале;
3. Предложен алгоритм количественной обработки кривых распределения интенсивности рентгеновского излучения;
4. Предложен алгоритм оценки коэффициента диффузии калия в клетке по данным электронно-зондового микроанализа
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы представлены на совместном заседании секций Ученого совета ИТЭБ РАН «биосинергетика» и «биологическая подвижность», XIV Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (Черноголовка, 2005) и V Сибирском физиологическом съезде (Томск, 2005).
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методов, главы собственных исследований, заключения, выводов и указателя литературы. Работа изложена на 122 страницах, включает 7 таблиц и 22 рисунка. В списке цитируемой литературы указано 234 источника.
Заключение Диссертация по теме "Биофизика", Аксиров, Аслан Мухаметханович
ВЫВОДЫ
Предложена модель калий обусловленной полимеризации актина в зиготе мыши, в основе которой лежит изменение во времени потока калия в клетке, обусловленное цикличной активностью 240 pS К+ канала.
Методом электронно-зондового микроанализа получены кривые распределения концентрации калия в цитоплазме зиготы мыши на разных фазах развития эмбриона. Впервые показано, что цитоплазматический калий распределен в зиготе мыши гетерогенно и его пространственное распределение меняется во времени;
Предложен алгоритм оценки коэффициента диффузии калия в цитоплазме зиготы мыши по данным электронно-зондового микроанализа. Порядок этого параметра на стадии G1/S перехода оказался на 4-5 порядков выше величины характерной для водного раствора;
Разработан и метод цифровой регистрации кривых распределения интенсивности рентгеновского излучения для кристалл-дифракционных спектрометров сканирующего электронного микроскопа JSM-U3 (JEOL, Япония);
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данном исследовании электронно-зондовый микроанализ применен для изучения распределения калия в зиготе мыши. В результате, было показано наличие гетерогенного распределения калия в кортикальной и центральной цитоплазме эмбриона. Содержание элемента в этих цитоплазматических компартментах меняется на фазах развития зиготы мыши и синхронизировано с цикличностью 240 pS К+ канала. Анализ пространственно-временных особенностей изменения концентрации калия в клетке позволил оценить его коэффициент диффузии в условиях зародыша, который оказался на 4-5 порядков меньше величины данного параметра в водном растворе. Для объяснения этого факта нами предложена I математическая модель калий обусловленной полимеризации актина в зиготе. В основу модели положены физико-химические свойства белка, полученные из анализа большого объема фактического материала, которые характеризуют поведение актина в условиях in vitro. Модель хорошо согласуется с данными биохимических экспериментов по изучению процесса (де)полимеризации актина и F актин(К) комплекса и морфологическими наблюдениями, проведенными методом конфокальной микроскопии. Из рассмотрения модели калий-обусловленной полимеризации актина в зиготе следует механизм, способствующий сближению пронуклеусов с течением первого клеточного цикла мыши.
Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Аксиров, Аслан Мухаметханович, Пущино
1. Араманович Н.Г., Левин В.И., 1964. Уравнения математической физики. Наука, Москва.
2. Гольдштейн Д.В., A.M. Аксиров, Г.М. Кантор, Е.И. Смольянинова, А.Г. Погорелов, 2005. «Роль 240 pS К+ канала в регуляции цитоплазматической концентрации калия зиготы мыши». Биологические мембраны. 22(4):321-325.
3. Гольдштейн Д.В., Погорелов А.Г., Чайлахян Т.А., Смирнов А.А., 2004(6). Изменение внутриклеточной концентрации калия в одноклеточном эмбрионе мыши после энуклеации. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 138: 275-276.
4. Гольдштейн Д.В., Смольянинова Е.И., Погорелов А.Г., 2004(a). Анализ калия в бластомере двухклеточного эмбриона мыши после эквилибрации и отмывки криопротектора. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 138: 48-49.
5. Под ред. Кикоина И.К. Таблицы физических величин. Справочник. //1976. М. Атомиздат. с. 293, 301.
6. Клячко Н.Л. Биологическая подвижность и полимеризация актина. //Биология. Соросовский образовательный журнал, т.6, №10, 2000
7. Нестеров В.П. Исследование микролокализации калия в миофибрилле с помощью тетрафенилбората натрия и интерференционного микроскопа // 1964. Цитология. 6, 6, 754-759.
8. Погорелов А.Г., Аксиров A.M., Гольдштейн Д.В., Кантор Г.М., Иваницкий Г.Р., 2005(г). Анализ диффузии и накопления калия в зиготу мыши, обусловленных циклической активностью 240 pS К+ канала. Доклады Академии Наук, 400(5): 74-76.
9. Погорелов А.Г., Г.М. Кантор, Н.Ю. Сахарова, А.А. Смирнов, A.M. Аксиров, Л.М.Чайлахян, 2005. «3-D реконструкция эмбриона мыши на ранних стадиях предымплантационного развития». Цитология. 47 (8):
10. Ю.Погорелов А.Г., Гольдштейн Д.В., Чайлахян Т.А., Смирнов А.А., 2004(г). Анализ влияния энуклеации на концентрацию калия в цитоплазме одноклеточного эмбриона мыши. Цитология, 46(10): 934-935.
11. Погорелов А.Г., Кантор Г.М., Карнаухов А.В.,, Сахарова Н.Ю., Чайлахян Л.М., 2004(6). Использование оптической микроскопии для трехмерной реконструкции ранних эмбрионов млекопитающих. Доклады Академии Наук, 395: 566-568.
12. Погорелов А.Г., Погорелова В.Н., Хренова Е.В., Дубровкин М.И., Демин И.П., 2004(a). Роль "спящих" механизмов в регуляции K/Na баланса мышечной клетки сердца при гипоксии. Ж. Эволюционной биохимии и физиологии, 40; 353-358.
13. Погорелов А.Г., Смольянинова Е.И., Гольдштейн Д.В., Сахарова 2005(b). Анализ концентрации калия в клетках раннего эмбриона мыши в доимплантационный период. Доклады Академии Наук, 400(2): 1 -3.
14. Погорелов А.Г., Смольянинова Е.И., Гольдштейн Д.В., Смирнов А.А., 2004(b). Влияние криопротекторов на концентрацию калия в цитоплазме бластомеров ранних эмбрионов мыши. Цитология, 46(9): 836-837.
15. Погорелов А.Г., Смольянинова Е.И., Погорелова В.Н., Гольдштейн Д.В., 2005(6). Электронно-зондовый микроанализ концентрации калия и фосфора в ооцитах и одноклеточных эмбрионах мыши. Онтогенез, 36: 123127.
16. Тихонов А.Н., Самарский А.А., 1972. Уравнения математической физики. "Наука", Москва.
17. Эрдеи-Груз Т. Явления переноса в водных растворах. "Мир". Москва. 1976.
18. Amigorena S., Choquet D., Teilaud J.L., Korn H., Fridman W.H., 1990. Ion channel blockers inhibit B-cell activation at a precise stage of the Gi phase of the cell cycle-possible involvement of K+ channels. J. Immunol., 144: 20382045.
19. Andersen C.A., 1967. Electron probe microanalysis. In: Methods biochemical analysis (ed. Glick D.), Interscience, New York, 147-270.
20. Avdonin V., Shibata E.F., Hoshi Т., 1997. Dihydropyridine Action on Voltage-dependent Potassium Channels Expressed in Xenopus Oocytes. Gen. Physiol., 109: 169-180.
21. Baker P.F., Blaustein M.P., Hodgkin A.L., Steinhardt R.F., 1969. The influence of calcium on sodium efflux in squid axons. J. of Physiology, 200: 431-458/
22. Baltz J.M., Biggers J.D., Lechene C., 1990. Apparent absence ofNa'VH"'" antiport activity in the two-cell mouse embryo. Dev. Biol., 138: 421-429.
23. Baltz J.M., Biggers J.D., Lechene C., 1991(a). Two-cell stage mouse embryos appear to lack mechanisms for alleviating intracellular acid loads. J. Biol. Chem., 266: 6052-6057.
24. Baltz J.M., Biggers J.D., Lechene C., 1991(b). Relief from alkaline load in two-cell stage mouse embryos by bicarbonate/chloride exchange. J. Biol. Chem., 266: 17212-17217.
25. Baltz J.M., Biggers J.D., Lechene C., 1993. A novel Ft permeability dominating pH in the early mouse embryo. Development, 118: 1353-1361.
26. Baltz J.M., Smith S.S., Biggers J.D., Lechene C., 1997. Intracellular ion concentrations and their maintenance by Na+/K+-ATPase in preimplantation mouse embryos. Zygote, 5: 1-9.
27. Beaman D.R., 1972. Analytical transmission electron microscopy in biology. In: Microbeam Analysis in Biology, (eds. C. Lechene, R.R. Warner), Academic Press, New York, 1-13.
28. Berg, O., Peter П. Diffusion-Controlled Macromolecular Iteractions. // Annu Rev Biophys andBiophys Chem. 1985.14:131-160.
29. Bezanilla F., StefaniE., 1998. Gating currents. Methods Enzymol. 293: 331352.
30. Biggers J.D., Borland R.M., Lechene C.P., 1978. Ouabain-sensitive fluid accumukation and ion transport by rabbit blastocysts. J. Physiol., 280: 319-330.
31. Block M.L., Moody W.J., 1990. A voltage-dependent chloride current linked the cell cycle in ascidian embryos. Science, 247: 1090-1092.
32. Blumenthal E.M., Kaczmarek L.K., 1992. Modulation by cAMP of a slowly activating potassium channel expressed in Xenopus oocytes. J Neuroscience, 12: 290-296.
33. Blumenthal E.M., Kaczmarek L.K., 1994. The minK potassium channel exists in functional and nonfunctional forms when expressed in the plasma membrane of Xenopus oocytes. J Neuroscience, 14, 3097-3105.
34. Bonder EM, Fishkind DJ, Mooseker MS. Direct measurement of critical concentrations and assembly rate constants at the two ends of an actin filament.// Cell. 1983 Sep;342:491-501.
35. Bregestovski P., Medina J., Goyda E., 1992. Regulation of potassium conductance in the cellular membrane at early embryogenesis. J. Physiol. (Paris), 86: 109-115.
36. Brenner SL, Korn ED. On the mechanism of actin monomer-polymer subunit exchange at steady state.// J Biol Chem. 1983 Apr 25;2588:5013-20.
37. Brent L.H., Buttler J.L., Woods W.T., Bubien J.K., 1990. Transmembrane ion conductance in humen lymphocytes-B activation. J. Immunol., 145: 2381-2389.
38. Brugemann A., Stuhmer W., Pardo L.A., 1997. Mitosis-promoting factor-mediated suppression of a cloned delaed rectifier potassium channel expressed in Xenopus oocyte. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 94: 537-542.
39. Brundage, R. A., G.A. Smith, A.Camili, J.A.Theriot, and D.A.Portnoy. Expression and phosphorylation of the Listeria monocytogenes ActA protein in mammalian cells. // Exl993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:11890-4
40. Burovina I.Y., Pivovarova N.B., Pogorelov A.G., 1985. Ion compartmentalization in frog oocytes as demonstrated by X-ray microanalysis. Gen. Physiol. Biophys., 4: 309-319.
41. Caille JP, Hinke JA. The volume available to diffusion in the muscle fiber.// Can J Physiol Pharmacol. 1974 Aug;524:814-28.
42. Cameron LA, Footer MJ, van Oudenaarden A, Theriot JA. Motility of ActA protein-coated microspheres driven by actin polymerization.// Proc Natl Acad Sci USA. 1999 Apr 27;969:4908-13.
43. Cameron LA, Robbins JR, Footer MJ, Theriot JA. Biophysical parameters influence actin-based movement, trajectory, and initiation in a cell-free system.//Mol Biol Cell. 2004 May; 155:2312-23.
44. Carlier, M.F. Actin:protein structure and filament dynamics. //J. Biol. Chem. 1991.266:1-4.
45. Carlier, M.F., Pantaloni, D, Korn, E.D. Evidence for an ATP cap at the ends of actin filaments and its regulation of the F-actin steady state. J Biol Chem. 1984 Aug 25;25916:9983-6.f* 2*f*
46. Carroll J., 2000. Na -Ca exchange in mouse oocytes: modifications in the regulation of intracellular free Ca2+ during oocyte maturation. J. Reproduction and Fertility, 118:337-342.
47. Castaing R., 1960. Electron probe Microanalysis. Advances in Eelectronics and Electron Probe, 13: 317-386.
48. Cha A., BezanillaF., 1997. Characterizing voltage-dependent conformational changes in the Shaker К channel with fluorescence. Neuron, 19: 1127-1140.
49. Chandler J.A., 1976. A method for preparing absolute standards for quantitative calibration and measurement of section thickness with X-ray microanalysis of biological ultrathin specimens in EPMA. J. Microscopy, 106: 291-302.
50. Chandy K.G., Decoursey Т.Е., CahalanM.D., McLaughlin C., Gupta S., 1984. Voltage-gaited potassium channels are required for humen lymphocytes-T activation. J. Exp. Med., 160: 369-385.
51. Condeelis J. Are all pseudopods created equal? // 1992. CellMotil. Cytoskeleton. 22:1-6.
52. Cone C.D., 1969. Electroosmotic interactions accompanying mitosis initiation in sarcoma cells in vitro. Trans. N.Y. Acad. Sci., 31: 404-427.
53. Cone C.D., 1971a.Unified theory on the basic mechanism of normal mitotic control and oncogenesis. J. theor. Biol., 30: 151-182.
54. Cone C.D., 19716. Maintenance of mitotic homeostasis in somatic cell populations. J. theor. Biol., 30: 183-194.
55. Conforti L, Bodi I, Nisbet JW, Millhorn DE., 2000. 02-sensitive K+ channels: role of the Kvl.2 -subunit in mediating the hypoxic response. J Physiol., 524: 783-793.
56. Cooke R. The role of the bound nucleotide in the polymerization of actin.//Biochemistry. 1975 Jul 15;1414:3250-6.
57. Cosslet V.E., Thomas R.N., 1966. Penetration and energy loss of electrons in solid targets. In: Electron microprobe (eds. Mc.T.D.Kinlet, K.F.I. Heinrich, D.B. Wittry), John Wiley, New York, 248-268.
58. Crespo L.M., Granham С .J., Cannell M.B., 1990. Kinetics, stoichiometry and role of the Na -Ca exchanger mechanism in isolated cardiac myocytes. Nature,345:618-621.
59. Day MX., Johnson M.H., Cook D.I., 1998. A cytoplasmic cell cycle controls the activity of a K+ channel in pre-implantantation mouse embryos. The EMBO Journal, 17: 1952-1960.
60. Day M.L., Pickering S.J., Johnson M.H., Cook D.I., 1993. Cell-cycle control of a large-conductance K+ channel in mouse embryos. Nature, 365: 560-562.
61. Day M.L., Winston N., McConnell J.L., Cook D., Johnson M.H., 2001. tiK+ toK+: an embryonic clock? Reprod. Fertil. Dev., 13:69-79.
62. DiPolo R., 1989. The Na+-Ca2+ exchangein intact cells. In: Sodium-calcium exchange (eds. Allen T.J.A., Noble D., Reuter H.). Oxford University Press, Oxford.
63. Doi Y, Frieden C. Actin polymerization. The effect of brevin on filament size and rate ofpolymerization.//JBiol Chem. 1984 Oct 10;25919:11868-75.
64. Doi, M., and S. Edwards. The Theory of Polymer Dynamics. // 1986. Oxford University Press, New York.
65. Donnay I., Leese H.J., 1999. Embryo metabolism during expansion of the bovine blastocyst Molecular Reproduction and Development, 53: 171-178.
66. Dorge, A., Rick, R., Gehring, K., Thurau, K., 1978. Preparation of freeze-dried cryosections for quantitative X-ray microanalysis of electrolytes in biological soft tissues. Pflugers Arch. 373, 85-94.
67. Dramsi S, Cossart P. Intracellular pathogens and the actin cytoskeleton.//Annu Rev Cell Dev Biol. 1998;14:137-66. Review.
68. Drovak M., Cech S., Stastna J., Tesarik J., Travnik P., 1985. The differentiation of preimplantation mouse embryos. Brno: J.E. Purkyne University, 1985.
69. Dubois J.M., Rouzaire- Dubois В., 1993. Role of potassium channelsin mitogenesis. Prog. Biophys. Biol., 59: 1-21.
70. Ducibella Т., Huneau D., Angelichio E., Xu Z., Schultz R.M., Kopf G.S., Fissore R., Madoux S., Ozil J.P., 2002. Egg-to-embryo transition is driven by1. OAdifferential responses to Ca oscillation number. Dev Biol., 250: 280-291.
71. Dumollard R., Sardet C., 2001. Three different calcium wave pacemakers in ascidian eggs. J Cell Sci., 114: 2471-2481.
72. Edie J.W., Karlsson H.L., 1972. A routine method for object thickness determination in the transmission electron microscope. J. Microscopie, 13: 13-30.
73. Eisner D.A., Lederer W.J., 1985. Na-Ca exchange: stoichiometry and electrogenicity. Am. J. Physiology, 248: C189-C202.
74. Forscher, P., С. H. Lin, and С. Thompson. Indictopodia: a novel form of stimulus-evoked growth cone motility involving site directed actin filament assembly. // 1992. Nature Lond. 357:515-518
75. Frieden C, Patane K. Differences in G-actin containing bound ATP or ADP: the Mg2+-induced conformational change requires ATP.WBiochemistry. 1985 Jul 16;2415:4192-6.
76. Frieden C. Actin and Tubuline Polymerization: The Use of Kinetic Methods to Determine Mechanism.// Annu Rev Biophys Biophys Chem. 1985; 14:189-210. Review
77. Frieden, C., Lieberman, D., Gilbert, H. A fluorescent probe for conformational changes in skeletal muscle G-actin.WJ Biol Chem. 1980 Oct 10;25519:8991-3.
78. Frieden, C. Polymerization of actin: mechanism of the Mg2+-induced process at pH 8 and 20 degrees C. //Proc Natl Acad Sci USA. 1983 Nov; 8021: 6513-7.
79. Fung BM, Eyob E. The effect of ATP concentration on the rate of actin polymerization. Arch Biochem Biophys. 1983 Feb l;2202:370-8.
80. Gerisch G, Bretschneider T, Muller-Taubenberger A, Simmeth E, Ecke M, Diez S, Anderson K. Mobile Actin Clusters and Travelling Waves in Cells Recovering from Actin Depolymerization.// Biophys J. 2004 Sep 3,
81. Gilbert D.L., Colton С. A., 1999. An overview of reactive oxygen species. In: Reactive Oxygen Species in Biological Systems. An Interdisciplinary Approach, (eds. D.L. Gilbert, C.A. Colton). Kluwer Academic-Plenum Publishers, NY, pp. 679-695.
82. Goldmann WH. Examination of actin polymerization and viscosity induced by cations and ionic strength when cross-linked by alpha-actinin.// Cell Biol Int. 2002;266:541-6.
83. Erratum in: Cell Biol Int. 2003 ;274:391.
84. Gotter, R., К. Kroy, E. Frey, M. Bannann. Dynamic light scattering from semidilute actin solutions—a study of hydrodynamic screening, filament bending stiffness, and the effect of tropomyosin/troponin-binding. // 1996. Macromolecules. 29:30-36.
85. Govardovskij V.I., Allakhverdov B.L., Burovina I.V., Natochin Yu.V., 1976. Sodium transport and sodium distribution in the frog skin epithelium. Folia Morphologica, 24: 277-283.
86. Grazi E, Ferri A, Cino S. The polymerization of actin. A study of the nucleation reaction. Biochem J. 1983 Sep l;2133:727-32.
87. Grebecki, A. Membrane and cytoskeleton flow in motile cells with emphasis on the contribution of free-living amoebae.// 1994. Int. Rev. Cytol. 148:37-80.
88. Hall Т.A., Echlin P., Kaufman P. (eds.), 1974. Microprobe analysis as applied to cells and tissues. Academic Press, NY.
89. Hamatani Т., Carter M.G., Sharov A.A., Ко M.S., 2004. Dynamics of global gene expression changes during mouse preimplantation development. Dev. Cell., 6: 117-131.
90. Hempling H.G., 1958. Potassium and sodium movements in the Ehrlich mouse ascites tumor cell. J. Gen. Physiol., 41: 565-583.
91. НШ TL. Bioenergetic aspects and polymer length distribution in steady-state head-to-tail polymerization of actin or microtubules. //Proc Natl Acad Sci USA. 1980 Aug;778:4803-7.
92. Hill TL. Steady-state head-to-tail polymerization of actin or microtubules. II. Two-state and three-state kinetic cycles. // Biophys J. 1981 Mar;333:353-71.
93. Hille В., 1991. In: Ionic channels of excitable membranes, (ed. Hille В.). Sinauer Associates, Sunderland, MA.
94. Hodgkin AL, A.F. Huxley. Currents carried and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo.JI J.Physiol. (1952) 116, 449-472.
95. Hodgkin AL, Keynes RD. Experiments on the injection of substances into squid giant axons by means of a microsyringe. //J Physiol. 1956 Mar 28;1313:592-616.
96. Horowitz SB. The permeability of the amphibian oocyte nucleus, in situ. J Cell Biol. 1972 Sep;543:609-25.
97. Houghton F.D., Thompson J.G., Kennedy C.J., Leese H.J., 1996. Oxygen consumption and energy metabolism of the early mouse embryo. Mol. Reprod. Dev., 44: 476-485.
98. Hvidt S. and Heller K. in Physical Networks. Polymer and Gels Burchand, W., and Ross-Murphy, S., ed // 1990. pp. 195-208, Elsever, London
99. Ikkai T, Ooi T, Noguchi H. Actin: volume change on transformation of G-form to F-form. //Science. 1966 Jun 24; 152730:1756-7
100. Ingram, F.D., Ingram, M.J., Hogben, C.A.M., 1972. Quantitative electron probe analysis of soft biological tissue for electrolytes. J. Histochem. Cytochem. 120,716-722.
101. Ingram, M.J., Hogben, C.A.M., 1968. Procedure for the study of biological soft tissue with the electron microprobe. Develop. Appl. Spectrosc., 6: 43-54.
102. Janmey P.A. and Matsudaira P.T. Functional comparison of villin and gelsolin. Effects of Ca2+, KC1, and polyphosphoinositides.// J Biol Chem. 1988 Nov 15;26332:16738-43.
103. Janmey PA, Hvidt S, Kas J, Lerche D, Maggs A, Sackmann E, Schliwa M, Stossel TP.The mechanical properties of actin gels. Elastic modulus and filament motions.// J Biol Chem. 1994. Dec 23;26951:32503-13,
104. Janmey PA, Hvidt S, Lamb J, Stossel TP. Resemblance of actin-binding protein/actin gels to covalently crosslinked networks.//Nature. 1990 May 3;3456270:89-92.
105. Janmey PA, Hvidt S, Peetermans J, Lamb J, Ferry ID, Stossel TP. Viscoelasticity of F-actin and F-actin/gelsolin complexes.//Biochemistry. 1988 Oct 18;2721:8218-27.
106. Janmey PA, Peetermans J, Zaner KS, Stossel TP, Tanaka T. Structure and mobility of actin filaments as measured by quasielastic light scattering, viscometry, and electron microscopy. // J Biol Chem. 1986 Jun 25;26118:8357-62.
107. Janmey, P.A. Mechanical properties of cytoskeletal polymers. Curr Opin Cell Biol. 1991 Feb;31:4-11. Review.
108. Jen CJ, Mclntire LV, Bryan J. The viscoelastic properties of actin solutions. //Arch Biochem Biophys. 1982 Jun;2161:126-32.
109. Kameyama M., Kakei M., Sato R., Shibasaki Т., Matsuda H., Irisawa H., 1984. Intracellular Na+ activates a K+ channel in mammalian cardiac cells. Nature, 309: 354-356.
110. Kas, J., H. Strey, M. Barmann, and E. Sackmann. Direct measurement of the wave-vector-dependent bending stiffness of freely flickering actin filaments.//1993. Europhys. Lett. 21:865-870.
111. Kas, J. H. Strey, J. Tang, B. Finger, R. Ezzell, E. Sackmann, and P. Janmey. F-actin: a model polymer for semi-flexible chains in dilute, semi-dilute, and liquid crystalline solution.//1996. Biophys. J. 70: 609-625.
112. Kasai, M., Asakura, S., & Oosawa, F. The cooperative nature of G-F transformation of actin. Biochim Biophys Acta. 1962 Feb 12;57:22-31
113. Kasai, M., Kawashima, H., and Oosawa F. 1960 Polymer Science 44, 51-69.
114. Kawamura M, Maruyama K. Polymorphism of F-actin. I. Three forms of paracrystals.//J Biochem Tokyo. 1970 Dec;686:885-99.
115. Kirschner MW., Implications of treadmilling for the stability and polarity of actin and tubulin polymers in vivo.// J Cell Biol. 1980 Jul;861:330-4.
116. Kleber A.G., 1984. Extracellular potassium accumulation in acute myocardial ischaemia. J. Mol.Cell.Cardiol., 16: 389-394.
117. Kocks, C., Gouin, E., Tabouret, M., Berche, P., Ohayon, H. and Cossart, P. Listeria monocytogenes-induced actin assembly requires the actA gene product, a surface protein.// Cell 68, 1992. 521-531.
118. Korn,E. Actin polymerisation and its regulation by proteins from nonmuscle cells.//Phisiol. Rev. 1982. 62, 672-736.
119. Kreis ТЕ, Geiger B, Schlessinger J. Mobility of microinjected rhodamine actin within living chicken gizzard cells determined by fluorescence photobleaching recovery.// Cell. 1982 Jul;293:835-45.
120. Kurokawa M., Fissore R.A., 2003. ICSI-generated mouse zygotes exhibit altered calcium oscillations, inositol 1,4,5-trisphosphate receptor-1 down-regulation, and embryo development. Mol Hum Reprod., 9: 523-533.
121. Laget, В., 1960. On various phase transitions occurring in aqueous solutions at low temperatures. Annals NY Acad. Sciences, 85: 549-569.
122. Lee S., 1987. Membrane properties in preimplantation mouse embryos. J. in Vitro Fertil. Embryo. Transfer., 4: 331-333.
123. Leese H.J., 1995. Metabolic control during preimplantation mammalian development. Human Reproduction Update, 1: 63-72.
124. Leonard R.J., Garcia M.L., Slaughter R.S., Reuben J.P., 1992. Selective blockers of voltage-gated К channels depolarize human T lymphocytes: mechanism of the antiproliferation effect charybdotoxin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89: 10094-10098.
125. Lepple-Wienhues A., Berweck S., Bohming M., Leo C.P., Meyling В., Garte C., Wiederholt M., 1996. К channels and the intracellular calcium signal in human melanoma cell proliferation. J. Membr. Biol., 151: 149-157.
126. Lindinger M.I., McKelvie R.S., Heigenhauser G.J.F., 1996. K+ and Lac" distribution in humans during anf after high-intensive exercise: role in muscle fatigue attenuation?
127. Luft, M.D., 1961. Improvements in epoxy resin embedding methods. J. Biophys. Biochem. Cytol. 9, 409-414.
128. Lumry and Gregory 1989 J.Mol. Liq. 42, 113-144
129. MacLean-Fletcher, S & Pollard, T. Identification of a factor in conventional muscle actin preparations which inhibits actin filament self-association. //1980 Biochem. Biophys. Res. Commun. 96, 18-27.
130. Macphee D.J., Barr K.J., De Sousa P.A., Todd S.D, Kidder G.M., 1994. Regulation of Na+/K+-ATPase a-subunit gene expression during mouse preimplantation development. Developmental Biology, 162: 259-266.
131. Mannuzzu L.M., Moronne M.M., Isacoff E.Y., 1996. Direct physical measure of conformational rearrangement underlying potassium channel gating. Science, 271: 213-216.
132. Marangos P., FitzHarris G., Carroll J., 2003. Ca oscillations at fertilization in mammals are regulated by the formation of pronuclei. Development, 130: 1461-1472.
133. Maro В., Johnson M.H., Pickering S.J., Flach G. Changes in actin distribution during fertilization of the mouse egg // 1984, J.Embryol. exp. Morph. 81,211237.
134. Martonosi, A., Molino, C., Gergely, J. The binding of divalent cations to actin.//J. Biol. Chem. 1964. 239:1057-1064
135. Mastro A.M., Babich M.A., Tailor W.D., Kaith A.D. Diffusion of a small molecule in the cytoplasm of mammalian cells.// Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 81,pp.3414-18,June 1984 Cell Biology,
136. Medina I.R., Bregestovski P., 1988. Strech-activated ion channels modulate the resting membrane potential during early embryogenesis. Proc. R. Soc. Lond. Ser. B: Biol. Sci, 235: 95-102.
137. Medina I.R., Bregestovski P., 1991. Sensitivity of stretch-activated K+ channels changes during cell-cleavage cycle and may be regulated by cAMP-dependent protein kinase. Proc. R. Soc. Lond. Ser. B: Biol. Sci, 235: 95-102.
138. Meryman H.T, 1966. Principles of freeze-drying. Annals NY Acad. Sciences, 85: 630-640.
139. Misell D.L, Burdett I.D.J, 1977. Determination of the mass thickness of biological sections from electron micrographs. J. of Microscopy, 109: 171-182.
140. Miyamoto S, Funatsu T, Ishiwata S, Fujime S. Changes in mobility of chromaffin granules in actin network with its assembly and Ca2+-dependent disassembly by gelsolin.//Biophys J. 1993 Apr;644:1139-49
141. Newsholme E.A, Leech A.R, 1989. The oxidation of acetyl coenzyme A. In: Biochemistry for the Medical Sciences. John Wiley and Sons, Chichester, pp. 93-166.
142. Nichols C.G., Но К., Hebert S., 1994. Mg2-dependent inward rectification of ROMK1 potassium channels expressed in Xenopus oocytes. The Journal of Physiology, 476, 399-409.
143. Niederman, R, Amrein, P.C., and Hartwig, J. Three-dimensional structure of actin filaments and of an actin gel made with actin-binding protein. //J Cell Biol. 1983 May;96:1400-13.
144. Nilius В., Wohlrab W., 1992. Potassium channels and regulation of proliferation of humen melanoma cells. J. Physiol., 445: 537-548.
145. Nishida, E. & Sakai, H. Kinetic analysis of actin polymerization. J Biochem Tokyo. 1983 Apr;934:1011-20.
146. Noma A., 1983. ATP-regulated К channels in cardiac muscle. Nature, 305: 147-148.
147. Ohm T, Wegner A. Mechanism of ATP hydrolysis by polymeric actin. // Biochim Biophys Acta. 1994 Sep 21; 12081:8-14.
148. OOSAWA F, KASAI M. A theory of linear and helical aggregations of macromolecules. //J Mol Biol. 1962 Jan;4:10-21.
149. Oosawa, F., Asakura, S. Thermodynamics of the Polymerization of Protein.// 1975 Academic Press, Inc., New York;
150. Oriol-Audit C. Polyamine-induced actin polymerization.// Eur J Biochem. 1978 Jun 15;872:371-6.
151. Pan X.X., Ware B.R. Actin assembly by lithium ions.// Biophys J. 1988 Jan;531:ll-6.
152. Pardee JD, Spudich JA. Mechanism of K+-induced actin assembly.// J Cell Biol. 1982 Jun;933:648-54.
153. Parkinson G.N., Lee M.P.H., Neidle S., 2002. Crystal structure of parallel quadruplexes from human telomeric DNA. Nature, 417, 876 — 880.
154. Perier F., Coulter K.L., Radeke C.M., Vandenberg C.A., 1992. Expression of an inwardly rectifying potassium channel in Xenopus oocytes. J Neurochemistry, 59, 1971-1974.
155. Plastino J, Lelidis I, Prost J, Sykes C. The effect of diffusion, depolymerization and nucleation promoting factors on actin gel growth.// Eur Biophys J. 2004 Jul;334:310-20,
156. Pogorelov A., 1987. Quantitation procedure for calculating the sensitivity of X-ray microanalysis of biological thin sections. Micron Microsc. Acta, 18: 159163.
157. Pogorelov A., 1993(a). Biological EPMA and Biophysics. The Science of Biological Microanalysis. EMAS News, 12: 6-7.
158. Pogorelov A., Allachverdov В., Burovina I., Mazay G., Pogorelova V., 1991. Study of potassium deficiency in cardiac muscle: quantitative X-ray microanalysis and cryotechniques. J. of Microscopy/Oxford, 12: 24-38.
159. Pogorelov A., Budantsev A., Pogorelova V., 1993(b). Quantitative electron probe microanalysis of AChE activity in rat brain section. J. of Histochem. Cytochem.,41: 1795-1800.
160. Pogorelov A., Pogorelova V., Repin N., Mizin I., 1994(a). Quantitative Electron Probe Microanalysis with a wavelength dispersive spectrometer. Scanning Microscopy, Suppl. 8.: 101-108.
161. Pogorelov A., Pogorelova V., Smirnova S., Spiridonov N., 1994(b). EPMA of dried biological substances. Mikrokimica Acta, 115/116: 405-411.
162. Pogorelov A.G., Allachverdov B.L., 1984. Microprobe quantitation procedure that calculates concentrations of chemical elements in soft biological tissue sections. Micron &Microsc. Acta, 15: 177-180.
163. Pollard, T.D. 1984. Proc. Takeda Sci. Found. Symp. Biosci., 1983.
164. Powers R.D., Tupper J.T., 1977. Developmental changes in membrane transport and permeability in the early mouse embryo. Dev. Biol., 56: 306-315.
165. Quirion F, Gicquaud C. Changes in molar volume and heat capacity of actin upon polymerization. Biochem J. 1993 Nov 1;295 Pt 3:671-2.
166. Rich SA, Estes JE. Detection of conformational changes in actin by proteolytic digestion: evidence for a new monomeric species. //J Mol Biol. 1976 Jul 15; 1044:777-92
167. Roomans G.M., Seveus, L.A., 1977. Preparation of thin cryosectioned standards for quantitative microprobe analysis. J. Submicrosc. Cytol. 9, 31-35.
168. Rouayrenc JF, Travers F. The first step in the polymerisation of actin. //Eur J Biochem. 1981 May;l 161:73-7.
169. Rueter H., Seitz N., 1968. The dependence of calcium efflux from cardiac muscle on temperature and external ion composition. J of Physiology, 195: 451470/
170. Russ J.C., 1978. Electron probe X-ray microanalysis principles. In: Electron probe microanalysis in biology (ed. Erasmus D.A.), Academic Press, New York.
171. Russ J.S., 1974. The direct element ratio model for quantitative analysis of thin sections. In: Microprobe analysis as applied to Cells and Tissues (eds. Hall Т., Echlin P., Kaufman R.), Academic Press, New York, 264-270.
172. Saubermann A.I., Beeuwkes R. Ill, Peters P.D., 1981. Application of scanning electron microscopy to X-ray analysis of frozen-hydrated sections. II. Analysis of standard solutions artificial electrolyte gradients. J. Cell Biol., 88: 268-273.
173. Selve N, Wegner A., Rate of treadmilling of actin filaments in vitro.//J Mol Biol. 1986 Feb 20; 1874:627-31.
174. Semenza G.L., 1999. Regulation of mammalian 02 homeostasis by hypoxiainducible factor 1. Annual Reviews: Cell and Developmental Biology, 15:551-578.
175. Semenza G.L., 2000. HIF-l: mediator of physiological and pathophysiological responses to hypoxia. Journal of Applied Physiology, 88: 1474-1480.
176. Shank B.B., Rosenberg H.M., Horowitz C., 1973. Ionic basis of volume regulation in mammalian cells following osmotic shock. J. Cell. Physiol., 82: 257-266.
177. Shu WP, Wang D, Stracher A. Chemical evidence for the existence of activated G-actin. //Biochem J. 1992 Apr 15;283 Pt 2:567-73.
178. Shuman H., Somlyo A.V., Somlyo A.P., 1976. Quantitative electron probe microanalysis of biological thin section: methods and validity. Ultrmicroscopy, 1:317-339.
179. Skou J.C, 1992. The Na-K pump. News Physiol. Sci, 7: 95-100.
180. Snyders D.J, 1999. Structure and function of cardiac potassium channels. Cfrdiovascular research, 42: 377-390.
181. Sobota A, Burovina I.V, Pogorelov A.G, Solus A.A, 1984. Correlation between potassium and phosphorus content and their nonuniform distribution in Acanthamoeba castellanii. Histochemistry, 81: 201-204.
182. Sobota A, Pogorelov A, Burovina I, 1981. Heterogenous distribution of potassium and phosphorous in acanthameba castellanii. Cell Biology Int. Reports, 5: 221-227.
183. Stampe P, Begenisich T, 1996. Unidirectional K+fluxes through recombinant Shaker potassium channels expressed in single Xenopus oocytes. The J Gen. Physiol, 107: 449-457.
184. Stern S, Biggers J.D, Anderson A, 1971. Mitochondria and early development of mouse. J. Exp. Zool, 176: 179-192.
185. Stossel, T.On the crawling of animal cells.// 1993, Science. 260:1086-1094;
186. Strobl J.S, Wonderlin W.F, Flynn D.C, 1995. Mitogenesis signal transduction in humen breast cancer cells. Gen. Pharmacol, 26: 1643-1649.
187. Sturmey R.G, Leese H.J, 2003 Energy metabolism in pig oocytes and early embryos. Reproducton, 126:197-204.
188. Suzuki N, Tamura Y, Mihashi K. Compressibility and specific volume of actin decrease upon G to F transformation. // Biochim Biophys Acta. 1996 Feb 8; 12922:265-72.
189. Swezey RR, Somero GN. Pressure effects on actin self-assembly: interspecific differences in the equilibrium and kinetics of the G to F transformation. //Biochemistry. 1985 Feb 12;244:852-60.
190. Takahashi A., Yamagushi H., Miyamoto H., 1993. Changes in K+ current of HeLa cells with progression of the cell cycle studied by patch-clamp technoque. Am. J. Physiol., 265: C328-C336.
191. Theriot, J. A., T. J. Mitchison, L. G. Tilney, and D. A. Portnoy. The rate of actin-based motility of intracellular Listeria monocytogenes equals the rate of actin polymerization. //1992. Nature Lond. 357:257-260
192. Theriot, J.A., J. Rosenblatt, D.A. Portnoy, P.J. Goldschmidt-Clermont, and T.J. Mitchison. Invovement of profilin in the actin-based motility of L. monocytogenes in cells and in cell-free extracts.//Cell. 1994.76:505-517.
193. Tilney, L. G., and D. A. Portnoy. Actin filaments and the growth, movement, and spread of the intracellular bacterial parasite, Listeria monocytogenes. // 1989. J. Cell Biol. 109:1597-1608.
194. Tilney, L., De Rosier, D. & Tilney M. How Listeria exploits host cell actin to form its own cytoskeleton. I. Formation of a tail and how that tail might be involved in movement//1992 J. Cell Biol. 118, 71-81.,
195. Upadhyaya A, Chabot JR, Andreeva A, Samadani A, van Oudenaarden A. Probing polymerization forces by using actin-propelled lipid vesicles. Proc Natl Acad Sci USA. 2003 Apr 15;1008:4521-6.
196. VanWikle L.J., Campione A.L., 1991. Ouabain-sensitive Rb+ uptake in mouse eggs and preimplantation conceptuses. Dev. Biol., 146:158-166.
197. Vicker MG. Reaction-diffusion waves of actin filament polymerization/depolymerization in Dictyostelium pseudopodium extension and cell locomotion.//Biophys Chem. 2000 Apr 14;842:87-98,
198. Villaz M., Cinniger J.C., Moody W.J., 1995. A voltage-gaited chloride channel in ascidian embryos modulated by both the cell cede and cell volume. J. Physiol., 488: 689-699.
199. Wakabayashi K, Hotani H, Asakura S. Polymerization of Salmonella flagellin in the presence of high concentrations of salts.//Biochim Biophys Acta. 1969 Feb 4;1751:195-203.
200. Wang F, Sampogna RV, Ware BR. pH dependence of actin self-assembly .WBiophys J. 1989 Feb;552:293-8.
201. Wang W-H, L. R. Abeydeera, R. S. Prather, and B.N. Day. Polymerization of Nonfilamentous Actin into Microfilaments Is an Important Process for Porcine Oocyte Maturation and Early Embryo DevelopmentW 2000, Biology of Reproduction 62,1177-1183
202. Wang W-H, L.R. Abeydeera, Y-M Han, R. S. Prather, and B. N. Day. Morphologic Evaluation and Actin Filament Distribution in Porcine Embryos Produced In Vitro and In VivoW 1999, Biology of Reproduction 60, 1020-1028
203. Wanger M, Keiser T, Neuhaus JM, Wegner A. The actin treadmill.//Can J Biochem Cell Biol. 1985 Jun;636:414-21.
204. Wanger M, Wegner A. Similar affinities of ADP and ATP for G-actin at physiological salt concentrations.// FEBS Lett. 1983 Oct 3; 1621:112-6.
205. Watson A.J., Kidder G.M., 1988. Immunofluorescence assesment of the timing of appearance and cellular distribution of Na+/K+-ATPase during mouse embryogenesis. Devel. Biol., 126: 80-90.
206. Weeds A. Actin-binding proteins—regulators of cell architecture and motility.//Nature. 1982 Apr 29;2965860:811-6.
207. Wegner A, Engel J. Kinetics of the cooperative association of actin to actin filaments.// Biophys Chem. 1975 Jul;33:215-25.
208. Wegner A, Savko P. Fragmentation of actin filaments. Biochemistry. 1982 Apr 13;218:1909-13.
209. Wegner, A. Head to tail polymerization of actin. //J.Mol.Biol. 1976 108:139150.
210. Wegner, A. Spontaneous fragmentation of actin filaments in physiological conditions.//Nature. 1982 Mar 18;2965854:266-7.
211. Wenger R.H., 2000. Mammalian oxygen sensing, signalling and gene regulation. Journal of Experimental Biology, 203: 1253-1263.
212. Wenger R.H., Gassman M., 1999. HIF-l and the molecular response to hypoxia in mammals. In: Environmental Stress and Gene Regulation (ed. K.B. Storey). BIOS Scientific Publishers Ltd, Oxford, pp. 25-45.
213. Wenger, A. and Neuhaus, J.-M. Requirement of divalent cation for fast exchange of actin monomers and actin filament subunits. 1981 J Mol. Biol. 153, 681-693.
214. Wenger, A. Head to tail polymerization of actin.// 1976J Mol. Biol. 108, 139-50.
215. Wildhaber I., Gross H., Moor H., 1982. The control of freeze-drying with deuterium oxide (3D20). J. Ultrastruct. Res., 80: 367-373.
216. Wojcieszyn JW, Schlegel RA, Wu ES, Jacobson KA. Diffusion of injected macromolecules within the cytoplasm of living cells.// Proc Natl Acad Sci USA. 1981 Jul;787:4407-10.
217. Wonderlin W.F., Strobl J.S., 1996. Potassium channels, proliferation and Gi progression. J. Membr. Biol., 154: 91-107.
218. Woodfork K.A., Wonderlin W.F., Peterson V.A., Strobl J.S., 1995. Inhibition of ATP-sensitive potassium channels causes reversible cellcecle arrest of human breast cancer cells in tissue culture. J. Cell. Physiol., 162: 163-171.
219. Yazaki I., Tosti E., Dale В., 1995. Cytoskeletal elements link calcium-channel activity and the cell-cycle in early sea-urchin embryos. Development, 121: 1827-1831.
220. Yin HL, Zaner KS, Stossel TP. Ca2+ control of actin gelation. Interaction of gelsolin with actin filaments and regulation of actin gelation. //J Biol Chem. 1980 Oct 10;25519:9494-500.
221. Zaner KS, Stossel TP. Physical basis of the rheologic properties of F-actin. // J Biol Chem. 1983 Sep 25;25818:11004-9.
222. Zaner KS, Stossel TP. Some perspectives on the viscosity of actin filaments.// J Cell Biol. 1982 Jun;933:987-91.
223. Zeeberg B, Reid R, Caplow M. Incorporation of radioactive tubulin into microtubules at steady state. Experimental and theoretical analyses of diffusional and directional flux.//J Biol Chem. 1980 Oct 25;25520:9891-9.
224. Zhukarev, V, F. Ashton, J. Sanger, J. Sanger, and H. Shuman. Organization and structure of actin filament bundles in Listeria-infected cells.//1995. Cell Motil. Cytoskeleton. 30:229-246.
225. Zierold Т.О., 1967. Precision and sensitivity in electron microprobe analysis. Analyt. Chem, 39: 858-861.
-
Аксиров, Аслан Мухаметханович
-
кандидата физико-математических наук
-
Пущино, 2005
-
ВАК 03.00.02
- Динамика внутриклеточной концентрации калия в разных фазах развития раннего эмбриона мыши
- Роль генотипов и их взаимодействия в процессе индивидуального развития мыши (MuS MUSCULUS)
- Совершенствование биотехнологических приемов получения трансгенных сельскохозяйственных животных
- Перенос гена рилизинг-фактора гормона роста человека кроликам, свиньям и овцам
- Временные факторы в процессах доимплантационного морфогенеза мыши
