Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Динамика физиологических реакций пигментной системы в онтогенезе бесхвостых амфибий

ВАК РФ 03.00.30, Биология развития, эмбриология

Автореферат диссертации по теме "Динамика физиологических реакций пигментной системы в онтогенезе бесхвостых амфибий"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

Биологический факультет

На правахрукописи УДК 591.157: 597.5: 577

СУПРУНЕНКО ЕЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА

ДИНАМИКА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ПИГМЕНТНОЙ СИСТЕМЫ В ОНТОГЕНЕЗЕ БЕСХВОСТЫХ АМФИБИЙ

03.00.30 - биология развития, эмбриология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА - 2004

Работа выполнена на кафедре эмбриологии биологического факультета Московского государственного университета им.М.ВЛомоносова

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Голиченков Владимир Александрович

Научный консультант: доктор биологических наук, доцент

Королев Юрий Николаевич

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Дубовая Татьяна Клеониковна

кандидат биологических наук, доцент Ланге Мария Александровна

Ведущая организация: Институт биологии развития

им.Н.К.Кольцова РАН

Защита диссертации состоится 20 мая 2004 г. в 15 час 30 мин на заседании диссертационного совета Д.501.001.52 при Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова по адресу: Москва, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет, дом 1, корпус 12, ауд. М-1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова

Автореферат разослан

С

апреля 2004 года

Ученый секретарь диссертационного совета,

Кандидат биологических наук / ^^^_--чЕ.Н.Калистратова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность.Меланинсодержащие клетки покровов личинок амфибий благодаря уникальному сочетанию свойств являются перспективным объектом для решения ряда проблем биологии развития (Голиченков, 1979, 1986). Это крупные, отдельно лежащие клетки, доступные для непосредственного визуального наблюдения как in vivo, так и in vitro в переживающей культуре кожи. Они имеют яркий признак специфической дифференцировки - естественно визуализирующийся маркер - пигмент меланин. Особый интерес представляют физиологические пигментные реакции, в основе которых лежит способность меланофоров перераспределять пигментные гранулы (меланосомы), за счет чего происходят быстрые изменения окраски животного. Кооперативный ответ пигментных клеток является ответом всего орагнизма, а механизм перемещения каждой пигментной гранулы, будучи механизмом внутриклеточного перемещения органоидов, выступает как механизм пигментного ответа. Основными элементами пигментной системы травяной лягушки Rana temporaria являются эпидермальные и дермальные меланофоры. Первые - клетки, синтезирующие и способные перемещать меланин, расположены в эпидермальном слое кожи и участвуют в большей мере в медленном изменении окраски. Вторые, располагающиеся под базальной мембраной покровов, наоборот, играют основную роль в физиологических реакциях. У личинок шпорцевой лягушки Xenopus laevis присутствуют только дермальные меланофоры, определяющие как медленные, так и быстрые изменения окраски. Физиологические реакции пигментной системы - модель внутриклеточного движения на цитофизиологическом и молекулярном уровнях. Известно, что процесс перемещения меланосом - это сложный процесс, включающий отдельные соподчиненные между собой реакции, в которых задействованы различные субклеточные структуры, такие • как, например, элементы цитоскелета и ассоциированные с ними белки (Rodionov, Gelfand, 1991; Nilsson et.al.,1996; и т.д.). Выделены и описаны различные группы моторных белков, обеспечивающих перемещение меланосом вдоль микротрубочек (Cole etal., 1992; Skold et al.,2002; Reilein et al., 2003; и т.д.), их взаимодействие для обеспечения процесса агрегации и дисперсии меланосом (Gross et al., 2002; Deacon et al.; Dell, 2003). Изучается роль Са+2 каналов, ассоциированных с мембраной меланофоров, контролирующих уровень Ca*1 в клетке, и, соответственно, уровень кальмодуллина и ц-АМФ (Sammak et al., 1992; King-Smith et al.,1996.). Однако, несмотря на многочисленные данные по участию различных клеточных компонентов в осуществлении физиологических реакций, интегративные механизмы, координирующие их работу, остаются неясными.

В связи с этим, Целью данной работы являлось прижизненное изучение цикла перемещения пигментных гранул в меланофорах личинок бесхвостых амфибий и возможных механизмов интеграции его фаз, проявление которых неизбежно должна отражать динамика конформационных изменений клеточных компонентов. В работе были поставлены следующие экспериментальные задачи:

- провести комплексное морфофункциональное изучение динамики физиологических реакций меланофоров в личиночном развитии травяной и шпорцевой лягушек с применением метода компьютерной цитоморфометрии;

- проследить динамику конформационных изменений биополимеров различных слоев дермальных меланофоров шпорцевой лягушки в процессе физиологических реакций пигментной системы;

- изучить влияние естественных структурных модификаторов биополимеров алкилоксибензолов на меланофоры личинок шпорцевой лягушки.

Научная новизна и практическая значимость работы. В данной работе впервые для исследования структуры пигментных» клеток был применен метод спектрометрии многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО) в ИК-диапазоне. Этим методом было показано, что в меланофорах в процессе физиологических реакций происходят конформационные изменения биополимеров, в частности белков, поверхностных и более глубоких слоев клеток, что коррелирует в конечном счете с направленностью движения меланосом. При использовании естественных структурных модификаторе биополимеров клетки — алкилоксибензолов — было показано, что структурные изменения именно в кортикальном слое клетки, заставляют клетку быстро агрегировать пигмент.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы были представлены на Международн.конф, «Ломоносов-99» (Москва, март 1999), V Международн. Симп. «Биологические механизмы старения» (30мая-1 июня 2002, Харьков), II Международн. конф. «Неионизирующие электромагнитные излучения в биологии и медицине» (Калуга, 11-13 ноября 2002), VII Международн. научно-техн. конф. «Оптические методы исследования потоков» (24-27 июня 2003, Москва), Всеросс. научн. конф. «Гистологическая наука России в начале XXI века: итоги, задачи, перспективы» (Москва, 22-24 октября 2003), заседании секции МОИП «Интегративная биология» (апрель, 2002) Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура работы. Диссертация состоит из глав «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты», «Обсуждение результатов»,

«Выводы» и «Список литературы». Работа изложена на_страницах машинописного

текста, включает_иллюстраций,_таблиц. Список цитированной литературы

содержит_источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследований служили личинки двух видов бесхвостых амфибий: травяной лягушки (Rana temporaria L.) и шпорцевой лягушки (Xenopus laevis Daudin.). Личинки травяной лягушки были выращены из икры, взятой из природных водоемов Московской области, стадии развития определяли по таблицам нормального развития, разработанных Копшем (Kopsh, 1952). Личинок шпорцевой лягушки выращивали из икры, полученной в лаборатории по методике Т.А.Детлаф и Т.Б. Рудневой (Детлаф, Руднева, 1975), стадии развития определяли по таблицам Ньюкупа и Фабера (Nieuwkoop, Faber, 1956).

Оценка состояния меланофоров. Состояние дермальных и эпидермальных меланофоров оценивали in vivo при помощи бинокуляра МБС-9 по 5-ти бальной шкале меланофорных индексов (mi), предложенную Хогбеном и Слоумом (Hogben, Slome, 1931). Согласно этой шкале, дермальным и эпидермальным меланофорам в зависимости от степени дисперсии пигментных гранул присваивается индекс от 1 (пигмент максимально агрегирован в перикариальном пространстве клетки) до 5 (максимальная дисперсия меланосом по клетке).

Исследование физиологических реакций дермальных и эпидермальных меланофоров личинок травяной и шпорцевой лягушек проводилось на целых животных. Агрегация меланосом достигалась путем помещения личинок в темноту, дисперсия - на свет. Состояние меланофоров оценивали всегда на определенном участке покровов личинки на латеральной поверхности головного отдела личинки под глазом (в дальнейшем «щека» личинки) перед изменением световых условий (0 мин) и через 10, 20, 40 и 60 мин адаптации. Средний mi получен промерами 100 меланофоров 3 личинок, выводящихся из опыта после промеров. Клетки, находящиеся на определенных стадиях агрегации и дисперсии меланосом (25 клеток не менее 3 личинок на точку), подвергали морфометрическому анализу методом компьютерной фотосъемки и последующей компьютерной оценки площади, занимаемой пигментом в клетке, при помощи программы «Planar». Статистическую обработку результатов проводили в программе «Sigma Plot 8.0».

Для электронно-микроскопического исследования меланофоров проводили фиксацию кусочков ткани, взятых на латеральной поверхности головного участка личинки под глазом 2,5%-ным раствором глутарового альдегида и 2%-ного формалина на фосфатном буфере (рН=7.4) при 0°С с постфиксацией 1%-ным раствором четырехокиси осмия при 0°С. Заливку ткани проводили в эпоновую смолу после трехкратной обработки ацетоном по методике Лафта (Luft, 1961). Срезы получали на ультратоме фирмы ЛКБ 880 1А и контрастировали материал 1.5%-ым водным раствором уранилацетата по методике Уотсона (Watson, 1958) и цитратом свинца по методике Рейнольдса (Reynolds, 1963). Исследование проводили на электронном микроскопе Jeol JEM- 100B.

Применение метода спектрометрии многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО) в ИК-диапазоне. Метод основан на использовании явления нарушенного полного внутреннего отражения, когда свет при прохождении из оптически более плотной среды (nt) в оптически менее плотную (пг) при углах падения, превышающих критический угол (Q„p=arcsin П2/П1), отражается не от границы второй среды, а заходит в нее на некоторую глубину dp. При изменении длины волны, угла падения светового потока или показателей преломления сред (n1 и n2) меняется глубина его проникновения в образец. Т.о. возможно анализировать образцы на заданной глубине. Метод спектрометрии многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО) является частным случаем указанного метода.

Эксплантат покровов личинок шпорцевой лягушки стандартного размера, содержащий 25 дермальных меланофоров, наносили на рабочую поверхность измерительного элемента приставки, кожным эпителием наружу, и далее проводили запись спектральных характеристик биополимеров клеток в указанном спектральном диапазоне. Были использованы измерительные элементы, обеспечивающие глубину проникновения луча в клетку на глубину около 0.1 мкм (Ge) и 3.5 мкм (КО-2). При помощи электронной микроскопии проводили морфологический анализ предполагаемых измеряемых слоев. Спектрометрию МНПВО проводили в ИК-диапазоне (1800 см'1 - 1200

где наиболее четко проявляют себя т спектральные характеристики основных биополимеров клетки (белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты) (Чиргадзе, 1965; Вайль, Барановский, 1969). Спектроскопия образцов в поляризованном свете позволяет определять степень структурированности выявляемых компонентов» объекта по отношению оптических плотностей для параллельной (D|) и перпендикулярной (Do.) составляющей плоскополяризованного света. При углах падения, равных для

изотропного образца дихроичное отношение равно 2. Любое отклонение от этого

значения характеризует степень анизотропии компонентов образца, поглощающих на

данной длине волны. Для регистрации спектра использовали преобразование сигнала с инфракрасного спектрофотометра ИКС-29-У-4.1 мультиметром МЕТЕХ МЕ-22 для ввода в компьютер и последующего анализа данных на базе стандартной программы «MICROSOFT EXCEL», позволяющей провести обсчёт площадей пика на спектрограмме.

Действие естественных структурных модификаторов биополимеров клетки — алкилоксибензолов. В работе использовали химические аналоги фактора^: Сц—АОБи амфифильные соединения, которые вносили в инкубационную среду в виде раствора в этаноле, так, чтобы конечная концентрация спирта не превышала 0,05%. Были исследованы следующие концентрации факторов:

Исследование действия факторов на пигментную систему бесхвостых амфибий проводили на целых животных. Личинок инкубировали в растворе фактора в течение определенного периода времени, необходимого для включения соединения в ткани животного. Действие фактора оценивали по изменению физиологических реакций клеток пигментной системы личинок, индуцированных действием света.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ I. Физиологические реакции меланинсодержащих пигментных клеток в личиночном развитии бесхвостых амфибий Меланинсодержащие клетки пигментной системы покровов разных представителей бесхвостых амфибий представлены различными типами клеток. В покровах травяной лягушки имеются эпидермальные и дермалъные меланофоры, различающиеся по топологии (эпидермальные располагаются в эпидермисе непосредственно над подстилающими базальную мембрану слоем коллагеновых волокон, дермальные — под слоем коллагена), по размерам, форме и функциональной нагрузке (эпидермальные в большей степени определяют морфологические реакции пигментной системы, дермальные - физиологические). Пигментные клетки шпорцевой лягушки представлены только дермальными меланофорами.

Результаты цитоморфометрии меланофоров различных типов показали, что в процессе личиночного развития происходит изменение площади, занимаемой пигментом в эпидермальных и дермальных меланофорах. Размеры как эпидермальных, так и дермальных меланофоров травяной лягушки, определяемые при максимальной дисперсии пигментных гранул, увеличиваются до 22 стадии личиночного развития (табл.1) и сохраняют свои размеры до метаморфоза. Рост дермальных меланофоров шпорцевой

лягушки происходит на протяжении всего исследуемого периода личиночного развития (табл.2).

Таблица 1. Изменение площади, занимаемой пигментом в меланофорах травяной лягушки (Rana temporaria) в личиночном развитии.

Типы пигментных -клеток средняя площадь, занимаемая пигментом в клетках (мкм2)

19 стадия 20 стадия 21 стадия 22 стадия 23 стадия 24 стадия 25 стадия

эпидермальные 470,0+ 25,19 504,7+ 23,48 569,2+ 26,76 645,1+ 17,24 645,2+ 17,74 645,2+ 20,83 645,2+ 22,2

дермальвые 1050,2+ 22,2 1978,6± 39,74 2318,3+ 19,36 2501,2+ 18,65 25033+ 544 2503,8+ 10,72 2504,0+ 6,6

Таблица 2. Изменение площади, занимаемой пигментом в меланофорах шпорцевой лягушки (Xenopus laevis) в личиночном развитии.

Типы пигментных клеток средняя площадь, занимаемая пигментом в клетках (мкм2)

48 стадия 50 стадия 52 стадия 54 стадия 56 стадия

дермальные 6464,3+ 180,0 9425,1+ 159,0 11969,4+ 244,9 14125,2+ 129,0 16561,4+ 212,7

При изучении динамики физиологических реакций пигментных клеток травяной и шпорцевой лягушек, было отмечено, что в процессе личиночного развития, независимо от типа пигментных клеток, происходит изменение скоростей процессов агрегации и дисперсии пигментных гранул: ускорение процесса агрегации, и замедление дисперсии меланосом.

Представленные данные проанализированы при помощи статистической программы «Sigma Plot 8.0» и получены уравнения, аппроксимирующие процессы агрегации и дисперсии меланосом в эпидермальных и дермальных меланофорах. Из анализа полученных уравнений следует, что процессы агрегации меланосом в различных типах пигментных клеток бесхвостых амфибий могут быть аппроксимированы разными уравнениями: для эпидермальных меланофоров на всех исследованных стадиях личиночного развития характер агрегации описывается скорее экспоненциальным уравнением в дермальных меланофорах как травяной, так и шпорцевой

лягушки — скорее сигмоидальной зависимостью (v = a/l+(t/to)b). Процесс дисперсии меланосом во всех представленных типах пигментных клеток может быть аппроксимирован только экспоненциальным уравнением (у = aeblV Таким образом,

динамика физиологических реакций может указывать, с одной стороны, на существование определенных различий механизмов, обеспечивающих процессы центростремительного и центробежного перемещения пигмента в дермальных меланофорах, в отличие от эпидермальных, а с другой стороны - на различия однонаправленных перемещений меланосом (агрегация) в дермальных и в эпидермальных меланофорах, выполняющих в организме различные функции.

II. Динамика_конформационных изменений биополимеров белка

различных слоев дермальных меланофоров шпорцевой лягушки в процессе перемещения гранул пигмента.

Очевидно, что процессы агрегации и дисперсии меланосом в меланофорах включают две компоненты, связанные, с одной стороны, с изменениями структурной организации и функциональной активности клеточных мембран, а с другой - с возможными пространственными модификациями белков, обусловливающими их конформационные превращения и модуляции функциональных активностей.

Мы проследили динамику конформационных изменений биополимеров (на примере белковых биополимеров) различных слоев дермальных меланофоров шпорцевой лягушки в процессе перемещения гранул пигмента. Спектроскопия (МНПВО) является методом, позволяющим прижизненно послойно сканировать многокомпонентные гетерогенные структуры, коими являются живые клетки, а при использовании поляризационных фильтров определять степень анизотропии компонентов.

Поскольку метод анализа МНПВО не применялся ранее для изучения пигментной системы бесхвостых амфибий, то, прежде всего, важно было установить применимость метода для данного объекта. Поскольку анализ дермальных меланофоров проводили в эксплантате кожи личинок, хорошим индикатором правильности определения дермальных меланофоров является наличие в них пигментных гранул - меланосом, которые содержат пигмент - меланин. В связи с этим были отдельно сняты спектры полос поглощения меланина и спектры клеточного эксплантата со «щеки» личинок, содержащие меланофоры. Максимум поглощения меланина 1635 см"1 (Рис.1).

Анализ спектров кожного эксплантата, содержащего дермальные меланофоры показал, что в нем присутствует пик, соответствующий пику поглощения меланина (Рис.2). Таким образом, снимаемые нами спектры получены именно от меланофоров. Нам удалось проследить в меланофорах изменения содержания различных биополимеров при

изменении глубины проникновения ИК-луча. Мы исследовали два слоя дермального' меланофора шпорцевой лягушки.

Рис.2. Спектры дермальных меланофоров личинок шпорцевой лягушки (mi=l) при глубине проникновения луча 3.5 мкм (А) и 0,1 мкм (Б)

Электронно-микроскопические наблюдения дермального меланофора в разных физиологических состояниях показали, что исследуемый на глубине 0,1 мкм слой включает несколько компонентов: плазматическая мембрана, примембранный слой, матрикс, окружающий меланосомы и один ряд меланосом. Мы определили его как кортикальный. Поскольку при изменении степени дисперсии меланосом значительно меняется толщина клетки, электронно-микроскопический контроль показал, что слой, анализируемый при глубине проникновения луча 3,5 мкм, включает целиком меланофор при и, обращенную от коллагена дистальнее ядра, центральную часть меланофора

при При анализе спектров поглощения биополимеров кортикального слоя

дермального меланофора видно, что на этом уровне клетки присутствуют те же компоненты биополимеров, что и в более глубоких слоях клетки, но в другом соотношении: полосы поглощения белка Амид I (1600 — 1650 см"1) и Амид II (1500 —1570 СМ'1) практически не разделены (2,3), пик поглощения меланина (4) меньше, чем в более глубоких слоях клетки, а вот липиды (1) в полосе поглощения 1710-1740 СМ*1 выражены ярче, чем в более глубоких слоях клетки (Рис.2).

Для сопоставления степени структурированности биополимеров меланофоров в разных физиологических состояниях мы проводили спектрометрию образцов методом МНПВО в ИК-диапазоне в поляризованном свете, определяя коэффициент дихроичности поглощения данных полимеров.

Было установлено, что кортикальный и более глубокий слои меланофоров различаются степенью анизотропии белковых компонентов. При изучении структурных изменений биополимеров (белков) дермального меланофора, находящегося в состоянии максимальной дисперсии пигментных гранул отмечена высокая степень

изотропии белка в кортикальном слое клетки, в то время, как в центральной части клетки, наоборот, белок имеет структурное состояние, близкое к состоянию анизотропии (табл.3). В состоянии максимальной агрегации пигментных гранул в

кортикальном слое дермального меланофора белок характеризуется достаточно высокой степенью анизотропии, тогда как в более глубоком слое дермального меланофора выявлена повышенная степень изотропии (Табл.3). В таблице 3 представлены средние значения дихроичных отношений полос поглощения белка дермальных меланофоров для 9 проб на каждую экспериментальную точку.

Таблица 3. Дихроичные отношения полос поглощения белка в различных слоях дермальных меланофоров личинок шпорцевой лягушки, определяемые при различных- физиологических состояниях клеток.

Исследуемый СЛОИ меланофоров Среднее значение (0| / Ох)

пИ = 5.0 ш! = 3.5 ш! ■ 1.0 ш1 = 3.5 т! = 5.0

процесс агрегации меланосом процесс дисперсии меланосом.

0.1 мкм 1.92 1.34 1.27 1.81 1.89

3.5 мкм 1.12 1.98 2.10 1.40 1.42

Таким образом, можно говорить о том, что изменение степени пространственной организации биополимеров, в частности, белков, определенных слоев дермального меланофора прямо коррелирует с различным физиологическим состоянием клеток.

При изучении физиологических реакций дермальных меланофоров (Табл.3) нами были получены данные, свидетельствующие о том, что для одного и того же меланофорного индекса, но характеризующего разную направленность процесса (агрегация или дисперсия меланосом), присущи прямо противоположные конформационные изменения структуры белков кортикального и более глубокого слоев дермального меланофора. Следовательно, разная направленность процесса перемещения меланосом определяет изменение пространственной структуры биополимеров клетки, в частности, белка.

III. Влияние естественных структурных модификаторов биополимеров на меланофоры личинок шпорцевой лягушки.

В качестве естественных структурных модификаторов биополимеров были использованы микробные мембранотропные ауторегуляторы - факторы (дифференцировки клеток), относящиеся у ряда бактерий и дрожжей к алкилоксибензолам (АОБ). Они присутствуют в культурах микроорганизмов в виде смеси изомеров и гомологов, различающихся степенью гидрофобности. АОБ обладают полимодальным действием. При повышении концентраций АОБ вызывают поликристаллизацию липидной стромы мембран, что обуславливает их стабилизацию и изменение функциональной активности (Капрельянц и др., 1988; Kozubek, 2000). С другой стороны, АОБ обладают свойствами химических шаперонов, которые способны к комплексообразованию с макромолекулами за счет слабых физико-химических взаимодействий. Это приводит к конформационным модификациям макромолекул, повышению их стабильности, и сопровождается изменениями в функциональной активности (Колпаков и др., 2000). Свойства естественных структурных модификаторов, совокупно с антиоксидантной активностью, обуславливают эффекты АОБ в повышении стабильности биологических структур при действии повреждающих факторов, таких как, 7-облучение, изменения рН, температуры, что было показано как для изолированных белков (Беспалов, 2000), так и целых клеток, как микроорганизмов (Степаненко и др., 2004), а так же клеток животных, например, для фибробластов мыши (Ильинская, 2000).

При исследовании действия АОБ на пигментную систему бесхвостых амфибий in vivo мы обнаружили, что оба применяемых гомолога алкилоксибензолов, различающихся степенью гидрофобности, факторы индуцировали состояние

максимальной агрегации меланосом в дермальных меланофорах, независимо от исходного состояния клеток в момент обработки фактором (максимально агрегированное или максимально диспергированное). При этом клетка переставала реагировать как на гормональные, так и на световые стимулы. Скорость агрегации меланосом в меланофорах при действии обоих аналогов факторов ¿1 значительно превышала скорость нормальной физиологической реакции. Более эффективным оказался фактор С7 — АОБ. Пороговые концентрации микробных мембранотропных ауторегуляторов, приводящие к агрегации меланосом, составляли для С7 — АОБ = 10"5 г/л; С12 — АОБ = 10"7 г/л. Важно подчеркнуть, что действие изучаемых микробных ауторегуляторов

для данного вида позвоночных животных было обратимым - после отмывания этих факторов полностью восстанавливаются физиологические реакции меланофоров. В концентрациях более обладал летальным действием.

Мы сделали попытку определить влияние АОБ на возможность конформационных изменений биополимеров белка, как основных компонентов механизма перемещения меланосом в меланофорах, и выявить локализацию АОБ в дермальных меланофорах. шпорцевой лягушки по наличию характеристических полос поглощения данных факторов методом спектроскопии МНПВО в ИК-диапазоне при анализе различных слоев меланофоров (0.1 мкм и 3.5 мкм).

Спектры поглощения чистых факторов имеют три полосы

поглощения с максимумами В

предварительных экспериментах было показано, что полоса поглощения факторов

с максимумом прямо корреллирует с изменением

количества АОБ, что позволило в дальнейшем использовать ее в качестве характеристической полосы.

В спектрах кортикального слоя (0.1 мкм) дермальных меланофоров личинок шпорцевой лягушки (Рис.3 А), обработанных АОБ, обнаружены изменения в положении полос поглощения белков (Амидов I и II): резкое уменьшение полосы в

варианте C^ — АОБ и полосы 1640 СМ"' в вари Сд -г А(Ш>р оме того, выявлен характерный пик второй полосы поглощения факторов С7 — и С12 — АОБ в области 1475 -тогда как в спектрах контрольных меланофоров, не подвергавшихся воздействию факторов, но находящихся в соответствующем физиологическом состоянии (т1 = 1.0), такой пик отсутствует. В спектрах более глубоких слоев (3.5 мкм) опытных меланофоров также были выявлены изменения в области поглощения белка как по интенсивности полос Амидов I и II, так и по присутствию полосы поглощения исследуемых факторов, чего не наблюдалось в контрольной группе меланофоров (Рис.3

Б). Сравнительный анализ спектрограмм меланофоров после обработки личинок факторами показал, что относительная площадь, занимаемая факторами АОБ в спектрах, снятых с глубоких слоев дермальных меланофоров, не превышает площади пиков, снятых с кортикальных слоев. Таким образом, можно говорить с большой долей вероятности о преимущественной кортикальной локализации факторов и

в дермальных меланофорах личинок шпорцевой лягушки.

Рис. 3. Спектры поглощения дермальных меланофоров (т!=1) личинок шпорцевой лягушки, подвергшихся воздействию АОБ, при глубине проникновения луча

Сравнительный анализ спектров в ИК-диапазоне, снятых в плоскополяризованном свете, дермальных меланофоров личинок шпорцевой лягушки, содержащихся в контрольной среде, и дермальных меланофоров личинок в среде с исследуемыми факторами, показал, что при воздействии факторов степень

анизогропии биополимеров белка кортикального слоя выше, чем в контрольной группе.

При глубине проникновения светового потока 3,5 мкм в клетке наблюдалось состояние изотропии (практически такое же как в контроле) при действии исследуемых факторов (Табл.4). В таблице 4 представлены средние значения дихроичных отношений полос поглощения белка дермальных меланофоров для 9 проб на каждую экспериментальную точку.

Таблица 4. Дихроичные отношения полос поглощения белка в различных слоях дермальных меланофоров личинок шпорцевой лягушки, инкубированных в среде, содержащей факторы С7-АОБ и Си -АОБ.

Исследуемый слой меланофоров Среднее значение (Х>| / Ох)

контроль Ст-АОБ Си-АОБ

0.1 мкм 1.27 1.15 1.20

3.5 мкм 1.98 2.1 1.87

Из полученных данных следует, что взаимодействие АОБ с белками кортикального слоя дермального меланофора приводит к резкой, но обратимой при отмывании агрегации меланосом и потери чувствительности клеткой к внешним стимулам физиологических реакций.

Кроме того, агрегация меланосом, вызванная действием химических шаперонов, в отличие от нормальной физиологической агрегации, коррелирует со значительно более выраженной структурированностью внешнего слоя меланофора, чем в контроле.

выводы

1. У травяной лягушки Rana temporaria, пигментная система которой представлена двумя типами клеток (эпидермальные и дермальные меланофоры), несущими различные функции, увеличение размеров пигментных клеток заканчивается к моменту их функционального формирования. У шпорцевой лягушки Xenopus laevis, пигментная система которой представлена только одним типом пигментных клеток (дермальными меланофорами), увеличение размеров клеток продолжается до метаморфозного климакса.

2. Динамика процесса дисперсии меланосом во всех типах пигментных клеток и динамика разнонаправленных процессов перемещения меланосом в эпидермальных меланофорах имеет сходный характер, тогда как динамика процесса агрегации меланосом в различных типах меланофоров различна.

3. Изменение степени пространственной организации биополимеров (в частности, белков) кортикального слоя (0.1 мкм) и более глубоких слоев (3.5 мкм) дермального меланофора прямо коррелирует с различным физиологическим состоянием пигментных клеток. Разная направленность процесса перемещения меланосом определяет изменение пространственной структуры белковых биополимеров клетки.

4. Повышение степени структурированности белковых компонентов кортикального слоя (0.1 мкм) дермальных меланофоров при действии естественных структурных модификаторов биополимеров - АОБ приводит к устойчивой агрегации меланосом и потере меланофором чувствительности к внешним стимулам физиологических реакций.

Список публикаций

1. Бурлакова Е.А., Никерясова Е.Н. 1998. Становление физиологических реакций эпидермальных и дермальных меланофоров в онтогенезе травяной лягушки. // В сб."Пространственно-временная организация онтогенеза" (п/ред. Ю.А.Романова, В.А.Голиченкова), М.: Изд-во МГУ, с. 147 -153.

2. Бурлакова О.В., Супруненко Е.А., Голиченков В.А. 2002. Модель для изучения старения клетки in situ.// Тезисы V Международн. Симп. «Биологические механизмы старения» (30мая-1 июня 2002, Харьков). Харьков: ХНУ, с.34.

3. . Супруненко Е.А., Королев Ю.Н., Голиченков В.А. 2002. О возможностях анализа изменения гетерогенности степени пространственной организации биополимеров животной клетки под воздействием света . // Тр. II Международн. конф. «Неионизирующие электромагнитные излучения в биологии и медицине» БИО-ЭМИ-2002 (Калуга. Россия. 11-13 ноября 2002), Калуга, Изд-во КГПУ, с. 26-31.

4. Королев Ю.Н., Супруненко Е.А., Умаров Г.М., Калабеков А.Л., Бурлаков А.Б., Малахов Ю.И 2002. Методические подходы к анализу взаимодействия живой системы с электромагнитным излучением. // Тр. II Международн. конф. «Неионизирующие электромагнитные излучения в биологии и медицине» БИО-ЭМИ-2002 (Калуга. Россия. 11-13 ноября 2002)), Калуга, Изд-во КГПУ, с. 178-183.

5. Малахов Ю.И., Супруненко Е.А., Королев Ю.Н., Бурлакова О.В. 2003. Определение поляризационного спектра анизотропного образца при фиксированном положении поляризатора. //Тр. VII Международн. научно-техн. конф. «Оптические методы исследования потоков» (24-27 июня 2003, Москва), М.,Изд-во МЭИ, с.405-409

6. Супруненко Е.А., Королев Ю.Н. 2003. Спектроскопия внутреннего отражения при регистрации динамики изменений функций биообъектов. //Тр. VII Межднародн. научно-техн. конф. «Оптические методы исследования потоков» (24-27 июня 2003, Москва), М., Изд-во МЭИ, с.417-423

7. Супруненко Е.А., Королев Ю.Н., Голиченков В.А. 2003. Разновекторность меланофорного индекса при смене факторов воздействия. // Цитологическая наука России в начале XXI века: итоги, задачи, перспективы. (Материалы Всеросс. научн. конф.), М., Изд-во РУДН, с.269-271

8. Супруненко Е.А., Никерясова Е.Н., Малахов Ю.И., Королев Ю.Н., . Голиченков В.А 2004 «Разновекторность изменения меланофорного индекса при смене интенсивности светового воздействия» //Вестник МГУ. Серия 16.Биология.2004, №1 (в печати)

Подписано в печать15.04.2004 г.Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл.печл.2,5.Усл.кр.-отт.15,21.Уч.изд.л.2,75. Тираж 100 экз. Заказ 251

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)» 119454 Москва, пр-т Вернадского, 78

»11423

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Супруненко, Елена Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПИГМЕНТНОЙ СИСТЕМЕ.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ ПИГМЕНТНОЙ СИСТЕМЫ.

3. СТРУКТУРА ПИГМЕНТНЫХ КЛЕТОК.

4. МЕХАНИЗМЫ ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ПИГМЕНТНЫХ ГРАНУЛ.

Глава II. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ.

Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ

1. ФОРМА И РАЗМЕРЫ ПИГМЕНТНЫХ КЛЕТОК.

2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ПИГМЕНТНОЙ СИСТЕМЫ ЛИЧИНОК БЕСХВОСТЫХ АМФИБИЙ.

3. ТОНКОЕ СТРОЕНИЕ МЕЛАНОФОРОВ ЛИЧИНОК БЕСХВОСТЫХ АМФИБИЙ.

4. ДИНАМИКА КОНФОРМАЦИОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ БИОПОЛИМЕРОВ БЕЛКА РАЗЛИЧНЫХ СЛОЕВ ДЕРМАЛЬНЫХ МЕЛАНОФОРОВ ЛИЧИНОК ШПОРЦЕВОЙ ЛЯГУШКИ

В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПИГМЕНТА.

5. ВЛИЯНИЕ ЕСТЕСТВЕННЫХ СТРУКТУРНЫХ МОДИФИКАТОРОВ БИОПОЛИМЕРОВ НА МЕЛАНОФОРЫ ЛИЧИНОК ШПОРЦЕВОЙ ЛЯГУШКИ.

Глава IV. ОБСУЖДЕНИЕ.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Динамика физиологических реакций пигментной системы в онтогенезе бесхвостых амфибий"

Пигментная система амфибий является удобным модельным объектом для решения широкого круга проблем зоологии, эндокринологии, биологии развития, цитологии и молекулярной биологии. Она построена из отдельных клеток -производных медуллярного гребня. Расположение и реакции клеток пигментной системы таковы, что именно по ним судят об адаптации организма ко многим воздействиям, и, прежде всего - световым. На пигментной системе можно видеть связь механизмов перемещения гранул пигмента на молекулярном уровне с цветоадаптивными пигментными реакциями организма. Это возможно потому, что единицей пигментных реакций выступает каждая отдельная пигментная клетка, которая способна перемещать пигментные гранулы. Кооперативный ответ пигментных клеток является ответом всего организма, а механизм перемещения каждой пигментной гранулы, будучи механизмом внутриклеточного движения органоидов, проявляет работу многоуровневого регуляторного интегрального процесса адаптивной реакции.

Реакции пигментной системы подразделяют на морфологические, заключающиеся в достаточно медленном изменении числа пигментных клеток и количества пигмента в них, и физиологические, меняющие пигментацию организма за счет быстрого перераспределения пигмента при изменении внешних условий, ведущим из которых являются световые. Этот тип пигментных реакций присущ беспозвоночным и гомойотермным позвоночным животным. Нарушения динамики физиологических реакций могут служить адекватными показателями физиологических состояний организма (Голиченков,1980). Это позволило рассматривать пигментную систему меланисодержащих клеток в качестве тест-объекта не только для определения экзогенных гормонов-регуляторов, но и факторов, являющихся стрессорными для организма, например, в целях экологического мониторинга (Калистратова и др., 1990). Существенным преимуществом выявления клеточного ответа пигментной системы является достаточная простота его регистрации как и при морфологических, так и при физиологических реакциях. Наличие в клетках пигментных гранул - меланосом -позволяет наблюдать не только за процессом дифференцировки этих клеток по появлению естественно визуализирующегося пигмента-маркера специфического синтеза, но и использовать экспериментально регулируемую физиологическую активность клеток (перемещение меланосом) как инструмент исследования взаимосвязи разных аспектов клеточной активности.

Физиологические реакции пигментной системы — модель внутриклеточного движения на цитофизиологическом и молекулярном уровнях. Известно, что процесс перемещения меланосом - это сложный процесс, включающий отдельные соподчиненные между собой реакции, в которых задействованы различные субклеточные структуры, такие как, например, элементы цитоскелета и ассоциированные с ними белки (Rodionov, Gelfand, 1991; Nilsson et.al.,1996; и т.д.). Выделены и описаны различные группы моторных белков, обеспечивающих перемещение меланосом вдоль микротрубочек (Cole et.al., 1992; Skold et al.,2002; Reilein et al., 2003; и т.д.), их взаимодействие для обеспечения процесса агрегации и дисперсии меланосом (Gross et al,, 2002; Deacon et al.; Dell, 2003). Изучается роль Ca каналов, ассоциированных с мембраной меланофоров, контролирующих уровень Са+2 в клетке, и, соответственно, уровень кальмодуллина и ц-АМФ (Sammak et al., 1992; King-Smith et al.,1996.). Однако, несмотря на многочисленные данные по участию различных клеточных компонентов в осуществлении физиологических реакций, интегративные механизмы, координирующие их работу, остаются неясными.

Заключение Диссертация по теме "Биология развития, эмбриология", Супруненко, Елена Александровна

ВЫВОДЫ

1. У травяной лягушки Rana temporaria, пигментная система которой представлена двумя типами клеток (эпидермальные и дермальные меланофоры), несущими различные функции, увеличение размеров пигментных клеток заканчивается к моменту их функционального формирования. У шпорцевой лягушки Xenopus laevis, пигментная система которой представлена только одним типом пигментных клеток (дермальными меланофорами), увеличение размеров клеток продолжается до метаморфозного климакса.

2. Динамика процесса дисперсии меланосом во всех типах пигментных клеток и динамика разнонаправленных процессов перемещения меланосом в эпидермальных меланофорах имеет сходный характер, тогда как динамика процесса агрегации меланосом в различных типах меланофоров различна.

3. Изменение степени пространственной организации биополимеров (в частности, белков) кортикального слоя (0.1 мкм) и более глубоких слоев (3.5 мкм) дермального меланофора прямо коррелирует с различным физиологическим состоянием пигментных клеток. Разная направленность процесса перемещения меланосом определяет изменение пространственной структуры белковых биополимеров клетки.

4. Повышение степени структурированности белковых компонентов кортикального слоя (0.1 мкм) дермальных меланофоров при действии естественных структурных модификаторов биополимеров - АОБ приводит к устойчивой агрегации меланосом и потере меланофором чувствительности к внешним стимулам физиологических реакций.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Супруненко, Елена Александровна, Москва

1. Анисимов С.В. Генетические аспекты биологии мелатонина. // В кн.: «Мелатонин в норме и патологии» (п/р Комаров Ф.И. и др.). м. -2004. - с.48-72.

2. Беспалов М.М., Колпаков А.И., Лойко Н.Г., Дорошенко Е.В. Функции аутоиндукторов анабиоза микроорганизмов при создании метаболического блока в клетке. //Микробиология. 2000. - Т.69, №2. -С.217-223.

3. Березин Т. Биохимия гормонов.//М.:Мир. 1964. - 239 с.

4. Бриттон Г. Биохимия природных пигментов. //М.: Мир. 1986.

5. Вайль, Барановский. Инфрактрасные лучи в клинической диагностике и медико биологических исследованиях. //М.:Медицина. -1969.

6. Вассиф Э.Т., Никерясова Е.Н., Захарова Л.А., Голиченков В.А. Изменение размеров дермальных меланофоров в личиночном развитии шпорцевой лягушки.// Вестник МГУ.Сер. Биология.- 1989. N3. - С. 12-17.

7. Геннис Р. Биомембраны. Молекулярная структура и функции. //М.:Мир. -1997.

8. Голиченков В.А. Некоторые проблемы регуляции меланоцитов в онтогенезе амфибий.//Вестник МГУ. 1978. - Сер.биол. -N.3. - С.45-51.

9. Голиченков В.А. Биология меланофоров амфибий. // Усп. совр. биол. 1979. - т.87, N3. - с.442-455.

10. Голиченков В.А. Физиологические и морфологические реакции меланофоров и их регуляция в онтогенезе бесхвостых амфибий. // Автореф.дис.док.биол.наук. — М. — 1980. — 36 с.

11. Голиченков В.А., Карташова Г.Д. Об участии глаза контракции дермальных меланофоров. // ДАН СССР. 1973. - т.210, N 3. - с.701-704.

12. Голиченков В.А., Соколова З.А. Выделение меланинагрегирующего вещества фронтальным и пинеальным органами личинок остромордой лягушки. // НДВШ, Биологические науки. 1982. -N1.-с. 50-54

13. Голиченков В.А., Соколова З.А. Компенсаторное ускорение функционального созревания мелатонинвыделяющих структур у личинок остромордой лягушки. Журн. общ. биол., 1984, т. 45, N.4,c.541-545.

14. Головин Е.П. Наблюдения над пигментными клетками позвоночных. Меланофоры рыб, амфибий, рептилий.// Работы из Зоол.лаб.Казанского ун-та. Казань. - 1906. - 153 с.

15. Дьюкар Э. Клеточные взаимодействия в развитии животных. // М.:Мир. 1978. - с.330.

16. Захарова J1.A. Влияние световых условий на развитие меланиновой пигментации в онтогенезе амфибий.//Автореф. канд. диссерт. М. - 1983.

17. Збинден Р. Инфракрасная спектроскопия высокополимеров. // М.: Мир. 1966.-c.234.

18. Ильинская О.Н., Колпаков А.И., Мулюкин А.А., Дрейер Ф., Эль-Регистан Г.И. Влияние мембраноактивных микробных ауторегуляторов на рост культуры ras-трансформированных фибробластов мыши. //Прикладная биохимия и микробиология. 2000. - Т.62,№ 5. - С.475-480.

19. Малиновская Н.К., Анисимов С.В. Основные представления о роли мелатонина в организме человека.// В кн.: «Мелатонин в норме и патологии» (п/р Комаров Ф.И. и др.). М. - 2004. - с.72-85.

20. Никерясова Е.Н. Изменение ультраструктуры дермальных меланофоров в процессе миграции пигментных гранул.// Цитология.-1983.-Том XXY, N8.- стр.972-976

21. Никерясова Е.Н. Морфологический анализ механизмов внутриклеточного перемещения меланосом в меланофорах личинок бесхвостых амфибий. //Канд. Дисс. 1985. - 166 с.

22. Никерясова Е.Н., Голиченков В.А. Влияние колхицина на миграцию пигментных гранул в дермальных меланофорах шпорцевой лягушки. // Вестник МГУ.Сер. Биология.- 1989.-N2.- С.32-38

23. Никерясова Е.Н., Голиченков В.А. Динамика перераспределения пигментных гранул в дермальных меланофорах личинок бесхвостых амфибий.// Онтогенез,- 1988.- Том XIX, N6.- С.618-625.

24. Ньют Д. Рост и развитие животных.//М.:Мир. 1973. - 86 с.

25. Панков Ю.А. Гормоны гипофиза.|| В кн.: Биохимия гормонов и гормональной регуляции(п/р.Юдаева Н.А. и др.) — М.:Наука. 1976. - с. 44-93.

26. Сергеев П.В. Стероидные гормоны//М. 1984.

27. Стародубов С.М., Голиченков В.А. Митотическое деление дермальных меланофоров личинок бесхвостых амфибий. //ДАН СССР. -1979. Т.246., N 3. - С.721-723.

28. Чазов Е.Н., Исаченко В.А. Эпифиз: место и роль в системе нейроэндокринной регуляции.)! М.: Медицина. 1974. - 238с.

29. Чиргадзе. Инфракрасные спектры и структуры биополимеров и белков. // М.: Наука. 1965.

30. Adams R., Pollard T. Propulsion of organelles isolated from Acanthamoeba along actin filaments by myosin I. //Nature. 1986. - V.322. -P.754 - 756.

31. Arendt J. Melatonin and the mammalian pineal gland.// Chapman & Hall.- 1995-331p.

32. Aurin G. Beitrag zur regulation epidermaler melanophren.//J.Mikr.Anat.Forsch. 1971. - Bd.84. - S.347-352.

33. Babak E. Zur chromatischen Hautfunktion der Amphibien.// Pflugers Arch.Ges.Physiol. 1910. - Bd.131. - S.87-118.

34. Bagnara J.T. Hypophysectomy and the tail darkening reaction in Xenopus.// Proc.Soc.Exp.Biol.Med. 1957. - V.94. - P.572-575.

35. Bagnara J.T. Pineal regulation of the body lightening reaction in amphibian larvae.//Science. 1960. - V.132. - P.1481-1483.

36. Bagnara J.T. Interrelationships of melanophores, iridophores and xanthophores.//Pigmentation its genesis and biological control., New-York, Appleton-Century-Crofts. 1972. - P. 180.

37. Bagnara J.T., Matsumoto J., Ferris W., Frost S.K., Turner W.A., Tchen Jr. T.T., Taylor J.D. On the common origin of pigment cells.//Science. — 1979.-V.203.-P.410-415.

38. Bagnara J.T. Cytology and citophisiology of nonmelanophore pigment cells. //Itern.Rev.Cytol. 1966. -V.20. - p.173-205.

39. Bagnara J.T. Development aspects of vertebrate chromatophores. // Amer.Zool.- 1983. N23. - P.465-478

40. Bagnara J.T., Frost S.K. On the development of pigment patterns of Amphibians.// Amer.Zool.- 1983. N18. - P.301-312

41. Bagnara J.T., Hadley M.E. Chromatophores and color change. Prontice-Hall, Englewood. Cliffs, New-York.- 1973.- 128 p.

42. Bagnara J.T., Taylor J.D., Hadley M.E. The dermal chromatophore unit. // J.Cell Biology. 1968. - V.38. - P.67-79.

43. Barr F.E., Saloma J.S.,Buchele M.J. Melanin: The organising molecule. // J.Meol.Hypotheses. 1983. - V.11,N1. - P.91-92.

44. Barringron E.J. hormones and control of color.// The hormones. Physiology, Chemistry and applications. 1964. - V.IV. - P.365.

45. Bikle T.L., Tilney L.G., Poiter K.R. Microtubules and pigment migration in melanophores of Fundulus heteroclitus.//Protoplasma.-1966.-V.1.-P.322-345.

46. Bogenschutz H. Untersuchungen uber den Lichtbedingten Farbwechsel der Kaulquappen.//J. Vergl.Physiol.-1965.-B.50.-S.598-614.

47. Byers H.R., Porter K.R. Transformations in the structure of the cytoplasmic ground substance in irythrophores during pigment aggregation and dispertion.//J.Cell Biology.-1977.-V.75 -P.541-558.

48. Cole D.G., Cande W.Z., Baskin R.J., Skoufias D.A., Hogan C.J., Scholey J.M. Isolation of sea urchin eggs kinesin related protein using peptide antibodies. //J.Cell Sci. - 1992. - V.101. - P.291-301.

49. Chassard-Bouhande D., Hubert M. Premiere donnces relatives a la presence de microtubules cytoplasmiques dans les chromatophores de Crustaceas. // C.R. Acad. Sci. /Paris/. 1971. - V.272. - P.1405-1408.

50. Chen J.S., Wang S.M. The role of microtubules in pigment translocation in goldfish xanthophores.//Arch. Histol. Cytol.- 1993.-V.56,N 5.-P. 451-458.

51. Daniolos A., Lerner A., Lerner M. Action of light on pigment cells in culture.//Pigment Cell Res. 1990. - V.3. - P.38-43.

52. Deacon S.W., Serpinskaya A.S., Vaughan P.S., M.Lopez Fanarraga, Vernos I., Vaughan K.T., Gelfand V.I. Dynactin serves as a receptor for kinesin II on Xenopus laevis melanosomes. // J.Cell Biol. 2003. - V.160. -P.297-301.

53. Dell K. Dynactin polices two-way organelle traffic. //J. Cell Biol. -2003. V.160., 3. - P.291-293.

54. Du Shane G.P. An experimental study of the origine of pigment cells in amphibian. // J.Exp.Zool.- 1935. V.72. - P.l-30.

55. Dustin P. Microtubules. //Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New-York. -1978. P.439.

56. Edvards et al. //Prog.Biophys.Molek.Biol.- 1984,-V.43.-P.71-93.

57. Egushi G. "Transdifferntiation" in pigmented epithelial cells of vertebrate eyes in vitro. //Mechanisms of cell change. New-York. — 1978. — P.291.

58. Egushi G, Iton I.J. Regulation of transdifferentiation by mikroenvironmental factors in vertebrate pigmented epithrlial cells in vitro.// In: Phenotypic expression in pigment cells (ed.Seiji M.)- Tokyo.-1981.-278p.

59. Fitspatrick T.B., Anvedo W.E.Y., Levene A.L., McGovern V.J., Mishima Y., Oette A.G. Terminology of vertebrate melanin containing cells.//Science. 1966. - V.152. - P.88.

60. Fleissner G., Scliliwa M. Neurosecretory fibres in the median eyes of the Scorpion, Androtonus australias. // Cell Tissue Res. 1978. - V.178. -P.189-198.

61. Garts R. Adaptations morphologia der melanophoren von Krallen-frosch-Larven. //Cytoliologic. 1970. Bd.2. s.220-234.

62. Gillette M.U., Mcarthur A.J.Circadian action of melatonin at the suprachiasmatic nucleus. // Behav.brain res. 1995. - V.73. - P. 135-139.

63. Goldman J., Hadley M. Sulfhydryl requirement for alpha adrenergetic receptor activity and melanophore stimulating hormone (MSH) action on melanophores. //J.Pharmacol. Exp.Therap. 1972. -V. 182. - P.93-100.

64. Green L. Mechanism of movement of granule in melanocytes of Fundulus heteroclitus. //Proc.Nat.Acad.Sci.USA. 1968. - V.59. - P. 11791186.

65. Gross S.P., Tuma M.C., Deacon S.W., Serpinskaya A.S., Reilein A.R., Gelfand V.I. Interactions and regulation of molecular motors in Xenopus melanophores. // J/Cell Biol. 2002. - V.156. - P.855-865.

66. Gross S.P., Welte M.A., Block S.M., Wieschaus E.F. Coordination of opposite-polarity microtubule motors. //J.Cell Biol. 2002.- V.156. - P.715-724.

67. Hogben L., Slome D. The pigmentary effector system. VI. Theduel character of endocrine coordination in amphibian color change. //Proc.Roy.Soc.London В. 1931. - V.l08. - P. 10-53.

68. Hooker D. Ameboin movement in the corial melanophores of frogs.//Anat.Rec. -1914. V.8. - P.103.1.e H. Interconvertion between pigment cell culture.//In:Pigment cell. 1979. - V.4. - P.28-34.

69. Jungueira L.C.U., Reinach F., Salles L.M.M. The presence of spontaneous and induced filaments in the melanopores of three species of teleosts. //Arch.Hist.Jap. 1977. - v.40. - p.435-443.

70. Karki S., Holzbaur E.L. Affinity chromotography demonstrates a direct binding between cytoplasmic dynein and dynactin complex. //J.Biol. Chem. 1995. - V.270. - P.28806-28811.

71. Karlsson A., Lerner M., Unett D., Lundstrom I., Svensson S. Melatonin-induced organelle movement in melanophores is coupled to tyrosine phosphorylation of high molecular weight protein. //Cell Signal. 2000. -V.12, N.7. - P.469-474.

72. Kinosita H. Studies on the mechanism of pigment migration within fish melanophores with special reference to their electric potential. //Ann.Zool.Jap. -1953. -V.26. -P.l 15-127.

73. Kinosita H. Electrophoretic theory of pigment migration within fish melanophores. //Ann.N.Y.Acad.Sci. 1963. - V.100. - P.992-1004.

74. King-Smith C., Chen P., Garcia D., Rey H., Burnside B. Calcium*independent regulation of pigment granule aggregation and dispersion in teleost retinal pigment epithelial cells.// Journal of Cell Science.- 1996.- N109, Pt. 1.-P.33-43.

75. King-Smith С., Bost-Usinger L., Bumside B. Expression of kinesin heavy chain isoforms in retinal pigment epithelial cells.//Cell Motility & Cytoskeleton.1995.- V.31,N1.- P.66-81.

76. King-Smith C., Chen P., Garcia D., Rey H., Bumside B. Calcium-independent regulation of pigment granule aggregation and dispersion in teleost retinal pigment epithelial cells. //J. of Cell Sci. 1996. - V.109. - P.33-43.

77. Kondo S., Sato-Yoshitake R., Noda Y., Aisawa H., Nakata Т., Matsuura Y., Hirokawa N. KIF3A is a new microtubule- based anterograde motor in the nerve axon. //J.Cell Biol. 1994. - V.125. - P. 1095-1107.

78. Kopsch F. Die Entwicklung des braunen Grasfreshes Rana fuska Roesel. //Srurrgart, Thiem-Verlag. 1952. - S.168.

79. Kotz K.J., McNiven M.A. Intracellular calcium and cAMP regulate directional pigment movements in teleost erythrophores.//J.Cell Biology. -1994. V.124,N4.- P.463-474.

80. Kozubek A., Tyman J.H.P. Resorcinolic lipids, the natural non-isoprenoid phenolic amphiphiles and their biological activity. //Chemical.Rev. 1999.-V.99.-P.1-31.

81. Kuleman H. Intersuchungen der pigment bewegungen in embrionalen Melanophoren von Xenopus laevis in gavebkulturen. // Zool.Jahrb.AbtAllgem.Zoo.Physio. - Tiere. - 1960. - Bd.69. - s.169-192.

82. Kuznetzov S., Langford G., Weiss D. Actin-depend organelle movement in squid axoplasm. //Nature. 1992. - V.356. - P.722 - 725.

83. Magun B. Two actions of cyclic AMP melanosome movement in frog skin. Dissection by cytochalasin B. //J.Cell Biol. 1973. - V.57. - p.845-858.

84. Malawista S.E. On action of colchicine. The melanocyte model. // J.Exp.Med. -1965. v.122. - p.361-384.

85. Malawista S.E. The melanocyte model. Colchicine like effects of other antimitotic agents. // J.Cell Biol.-1971. - v.49. - p.848.

86. Malawista S.E., Isteria H., Marsland D. Potentiation on the colchicine effect on frog melanocytes by high hydrostatic pressure.// J.Cell Physiol., 1966, v.68, p. 13-17.

87. Marsland D. Mechanism of pigment displacement in unicellular chromatophores. //Biol.Bull. 1944. - V.87. - P.252-261.

88. Marszalek J.R., Goldstein L.S. Understanding the functions of kinesin II. // Biochim. Biophys. Acta. 2000. - V.1496. - P.142-150.

89. Martin X.D., Malina H.Z., Brennan M.C. et al. The ciliary body the third organ found to synthesize indoleamines in humans. // Eur.J.Ophtalmol.-1992.- V.2. - P.67-68.

90. Matthews S.A. Observations on pigment migration within the fish in melanophore. //J.Exp.Zool. 1931.- V.58. - P.471-486.

91. McNamara J.C. Ultrastructure of the chromatophores of Palaemon affinis. Heilprin (Crustacea, Decapoda). Modifications in the shape of hindgut chromatophores associated with pigment movements.//J.Exp.Mar.Biol.Ecol. -1979. V.40. - P. 193 - 199.

92. McNamara J.C. Ultrastructure of the chromatophores of Palaemon affinis. Heilprin (Crustacea, Decapoda). The structural basis of pigment migration.//J/Exp.Mar.Biol.Ecol. 1980. - V.46. - P.219-229.

93. McNiven M., Porter K. Chromatophores models for studing cytomatrix translocations. //J.Cell Biol. 1984. - V.99. -N.l. - P. 152-158.

94. Menter D.S., Obika M., Tchen T.T., Taylor J.D. Leucophores and iridophores of Fundulus heteroclitus. Biophisical and ultrastructal properties.// J.Morph.-1973.-V.160.-P.103-l 19.

95. Mermall V., McNally J., Miller K. Transport of cytoplasmic particles catalysed by an unconventional myosin in living Drosophila embryos. //Nature. 1994. - V.369. - P.560 - 562.

96. Moellman G., McGuire J, Lerner A. Intracellular dynamics and the fine structure of melanocytes. With special referens to the effects of MSH, cyclic AMP on microtubules and 10-nm filaments. // Yale J. Biol.Med. 1973. - V. 46. - P.337-360.

97. Moller H., Lerner A. Melanocyte stimulating hormone inhibition by acetylcholin and noradreneline in the frog skin bioassay. // Acta Endocrinol. — 1966.-V.l.,-p.l49-160.

98. Morgan I.G., Boelen M.K. A retinal dark-light switch — a review of the evidence// Visual.neurosci. 1996. - V.13. - P.399-409

99. Morrey K. Activation of human monocytes by pineal hormone melatonin. //J.Immunol. 1994. - V. 153. - 6.

100. Morris R., Hollenbeck P. Axonal transport of mitochondria along microtubules and F-actin in living vertebrate neurons. //J.Cell Biol. 1995. -V.131. -P.1315-1326.

101. Nieuwkoop P., Faber J. Normal table of Xenopus laevis (Daudin). //North-Holland Publ.Co., Amsterdam. 1956. - P.243.

102. Nilsson H. Rutberg M. Wallin M. Localization of kinesin and cytoplasmic dynein in cultured melanophores from Atlantic cod, Gadus morhua.//Cell Motility & Cytoskeleton.- 1996.-V.33, N 3.- P. 183-96.

103. Nilsson H., Wallin M. Evidence for several roles of dynein in pigment transport in melanophores. // Cell Motil. Cytoskeleton. 1997. - V.38. -P.397-409.

104. Novales R. On the role of cyclic AMP in the function of skin melanophores. //Ann.N.Y.Acad.Sci. 1971. - V. 185. - P.594-606.

105. Novales R. Resent studies of melanin-dispersing effect of MSH on melanophores. //Gen. And Compar.Endocrinol. 1972. - V.3. - P.125-135.

106. ObikaM., Menter D. Actin Microfilaments in Melanophores of Fundulus Heteroclitus. Their Possible Involvement in Melanosom Migration. // Cell Tissue Res.- 1978.- V.193.- P. 387-397.

107. Obika M., Turner W.A. Jr., Negishi S., Menter D.G., Tchen T.T., Taylor J.D. The effects of lumicolchicine, colchicine and vinblastine on pigment migration in fish chromatophores.//J. Exp. Zool.- 1978.-V.205, N1.-P. 95-110

108. Oshima N., Kasukawa H., Fujii R., Wilkes B.C., Hruby V.J., Castrucci A.M., Hadley M.E. Melanin concentrating hormone (MCH) effects on teleost Chrysiptera cyanea melanophores.//J. Exp. Zool.- 1985.-V.235, N 2.- P. 175-80.

109. Parker G.H. Animal color changes and their nurohumores.//Cambridge. England. 1948. - P.259.

110. Porta G. Resent advences in the chemistry of melanogenesis in mammals.//J.Invest.Derm.-1980.-V.75 .-P. 122-127.

111. Porter K.R., Byers H.R., Ellisman M.N. The cytoskeleton.// Neurosci.Res.Progr. 1979. - V.4. - P.703-722.

112. Raleigh J.A., Kremers W., Gaboury B.//Int. J.Radiat.Biol.-1977 -V.31.- P.203-213.

113. Raikhlin N.T., Kvetnoy I.M., Tolkachev V.N. Melatonin may be synthesized in enterochromaffin cells. //Nature. 1975. - V.255. - P. 344-345

114. Raven C.P., Klos J. Induction by medial and lateral pieces of the archenteron roof with special reference to the determination of the neural crest.// Acta Neerl.Morph.-1945-V.4.-P.348-362.

115. Rebhun L.J. Structural aspects of saltatory particle movement. // J.Gen.Physiol. 1967. - V.50. - p.223-239.

116. Reese E., Haimo L. Dynein, dynactin, and kinesin II's interaction with microtubules is regulated during bi-directional organelle transport. //J.Cell Biol. 2000. - V. 151, N1. - P. 155-166.

117. Reilein A., Serpinskaya A., Karcher R., Dujardin D., Vallee R., Gelfand V. Differential regulation of dynein-driven melanosome movement. // Biochem.Biophys.Res.Commun. 2003. - V.309, N.3. - 652-658.

118. Repper S., Rivkees S. Melatonin: sites and mechanism of action. //Discuss Neurosci. 1992. - V.8, N.2.

119. Reppert S., Weaver D., Ebisawa T. Cloning and characterization of a mammalian melatonin receptor that mediates reproductive and circadian responses. //Neuron. 1994. - V.13. - P.l 177-1185.

120. Reynolds E. The use of lead citrate at high pH as an electronopaque staine in electron microscopy. //J.Cell.Biol. 1963. - V. 17. - P.208-212.

121. Robinson W.G., Charlton J.S. Microtubules, microfilaments and pigment in the chromatophores of Palaemonetes vulgaris (Crustacea). //J.Exp.Zool. 1973. - V.186. - P.279-304.

122. Rodionov V.I., Gyoeva F.K., Gelfand V.I. Kinesin is responsible for centrifugal movement of pigment granules in melanophores.//Proc. National Acad. Sci. USA.-1991. V. 88, N 11.-P.4956-4960.

123. Rodionov V.I., Hope A.J., Svitkina T.M., Borisy G.G. Functional coordination of microtubule-based and actin-based motility in melanophores. //Curr.Biol. 1998.- V. 29, N 8(3). - P. 161 - 164.

124. Rodionov V.I., Yi J., Kashina A., Oladipo A., Gross S. Switching between microtubule- and actin-based transport systems in melanophores is controlled by camp levels. //Curr.Biol. 2003. - V.13, N.21. - 1837-1847.

125. Rogers S.L., Gelfand V.I. Myosin cooperates with microtubule motors during organelle transport in melanophores. // Curr.Biol. 1998. - V.8. -P.161 -164.

126. Rogers S.L., Karcher R.L., Roland J.T., Minin A.A., Steffen V., Gelfand V.I. Regulation of melanosome movement in the cell cycle by reversible assotiation with myosin V. //J.Cell Biol. 1999. - V.146, N 6. -P.1265-1276.

127. Rollag M.D., Adelman M.R. Actin and tubulin arrays in cultured Xenopus melanophores responding to melatonin.//Pigment Cell Res.-1993.-V.6, N5.- P.365-371

128. Rollag M.D., Lynch G.R. Melatonin-induced desensitization in amphibian melanophores.//J. Experimental Zoology.- 1993.- V.265, N5.-P.488-95.

129. Schliwa M. Microtubule-dependent intracellular transport in melanophores.//J.Cell Biol.- 1980-1981.- P.285.

130. Schliwa M., Bereiter-Hahn J. Pigment movements in fish melanophores: morphological and physiological studies.//Cell Tiss.Res. -1973-1974.- V.151.- P.423-232.

131. Schliwa M., Euteneuer U. Quantitative analysis of the microtubule system in the isolated fish melanophores.// J.Supramol. Struct., 1978, v.8., p. 177-190.

132. Schliwa M., Euteneuer U. A microtubule independent component may be involved in granule transport in pigment cells.//Nature.- 1978.-V.273.- P.556-558.

133. Schliwa M., Euteneuer U. Comparative ultrastructure and physiology of chromatophores, with emphasis on changes associated with intracellular Transport.// Amer.Zool. 1983.-N 23.- P. 479-494

134. Schroer T.A. Structure and function of dynactin. // Cell Dev.Biol. -1996. V.7. - P.321-328.

135. Skold H.N., Norstrom E., Wallin M. Regulatory control of both microtubule- and actin-dependent fish melanosome movement. //Pigment Cell Res. 2002. - V. 15, N 5. - P. 357-366.

136. Snigirevskaia E.S., Komissarchik I.I. Microtubule dynamics in epithelial cells. // Tsitologia. 2002.- V. 44, N 6. - P. 507-517.

137. Spaeth R. Evidence providing the melanophore to be disgmised type of smooth muscule cell. //J.ExptLZool. 1916. - V.20. - P.193-215.

138. Spooner B. Microfilaments, microtubules and extracellular materials in morphogenesis. //Biol.Science. 1975. - V.25. -N.7. - P.440-451.

139. Sporniak M., Kertynska I., Karmowsri A., Wawrzkiewicz M. Electron microscopical examination of the effects of Ra irradiation on the cytoskeleton elements of neoplastic cell of uretine cervix. // Folia histochem. cytobiol.- 1986.- N24. P. 350-351.

140. Steinhilber D., Brungs M., Werz O., Wiesenberg I. et al. The nuclear receptors for melatonin represses 5-lipoxygenase gene expressionin human B-lymphocytes. // J.Biol.Chem. 1995. - V.270. - Р.7037-7040/

141. Stearns M. Cytomatrix in chromatophores. //J.Cell Biol. 1984. -V.99, N. 1. - P. 144-152.

142. Sugden D. Melatonin analogies induce pigment granule condensation. //J. of Endocrinology. 1989. - V. 120. - 1-3.

143. Sugden D. N-acyl-3-amino-5-methoxychromans: a new series of non-indolic melatonin analogues.//European J. Pharmacol.- 1994.- V. 254, N 3.- P. 271-275

144. Sugden D., Rowe S. Protein kinase С activation antagonizes melatonin-induced pigment aggregation in Xenopus laevis melanophores. //J. of Cell Biol. 1992. - V.119, N.6. - P. 1515-1521.

145. Tackeuchi J.K. Electron microscopic study on erythrophores of guppy, Lebistes reticulates.//Peters.Annot.Zool. Japan. 1975. - V.48. -P.242-251.

146. Taylor J.D., Bagnara J.T. Dermal chromatophores.//Amer.Zool.-1972.-V.12.- P .43-62.

147. Teh M., Sugden D. An endogenous 5-HT(7) receptor mediates pigment granule dispersion in Xenopus laevis melanophores. // Br.J.Pharmacol. 2001. - V. 132, N.8. - P. 1799-1808.

148. Tuma M.C., Josefsson L., Castrucci A.M. Cytoskeleton and PCH-induced pigment aggregation in Macrobrachium potiuna erythrophores.//Pigm. Cell Res.-1995. V. 8, N4.- P.215-20

149. Van der Lek B. Photosensitive melanophores. Some aspects of light-induced pigment migrations in the tail fin melanophores of the larvae of the clawed toad Xenopus laevis.// Bronder-Offset, Rotterdam. 1967. - P.340.

150. Van der Lek В., Heer J., Burgers A.S.Y., Van Oordt J.J. The direct reaction of the tailfin melanophores of Xenopus tadpoles to light.//Acta physiol.pharmacol.Neerl. 1958. - V.7. - N.4. - P.409-419.

151. Vaughan K.T., Vallee R.B. Cytoplasmic dynein binds dynactin through a direct interaction between the intermediate chains and pl50Glued. //J/Cell Biol. 1995. - 131:1507 - 1516.

152. Visconti M.A., Castrucci A.M., Hadley M.E., Hruby V.J. Ionic requirements for melanin concentrating hormone (MCH) actions on teleost Poecilia reticulata melanophores.//Pigm.Cell Res. -1989.- V. 2, N 3.- P.213

153. Waring H. Color change mechanisms of cold-blooder vertebrates.//N.-Y., London.-1963.-P.231.

154. Waterman-Storer C.M., Karki S., Holzbaur E.L. The pl50Glued component of the dynactin complex binds to both microtubules and the actinrelated protein centractin (Arp-1). //Proc.Natl.Acad.Sci. USA. 1995. - V. 92. -P.1634-1638.

155. Watson M. Staining of tissue sections for electron microscopy withheavy metals. //J.Biophys.Biochem.Cytol. 1958. - V.4. - P.475-478.

156. Weber W. Photosensitivity of chromatophores.// Amer.Zool. -1983.-N 23.- P.465-478

157. Weber W., Gras H. Ultrastructural observations on changesin cell shape in chromatophores of the sea urchin Centrostephanus longispinus.//Cell Tissue Res. 1980. - V.266. - P.21-23.

158. Weston J.A. A radioautographic analysis of the migration and localization of trunk neural crest cells ;n the chick.//Develop.Biol. 1963. -V.6-P.279-310. y

159. Wiechmann A.F., Smith A.R. Melatonin receptor mRNA is expressed in photoreceptors and displays a diurnal rhythm in Xenopus retina. // Brain Res. Mol.Brain Res. 2001. - V.91. - P. 104-111.

160. Wilde C.K. The differentiation of vertebrate pigment cells.//Adv. In Morphogen. 1961. - V.l. - P.267-300.

161. Wu X., Bowers В., Rao K., Hammer J.A.3rd. Visualization ofmelanosome dynamics within wild-type and dilute melanocytes suggests aparadigm for myosin V function In vivo. //J.Cell Biol. 1998. - V.143, N 7. 1. P.1899-1918,

162. Yukawa O., Nakazawa T.//Int.J.Radiat.- 1980.- V.37.- P.621-631.