Changes in the polysomal pattern after fertilization in Fucus eggs

Abstract

At high potassium concentrations it is possible to isolate largely intact polysomes from fertilized and unfertilized Fucus vesiculosus eggs, and to study the distribution pattern of ribosomal particles in a sucrose gradient. The changes in the ribosomal pattern before and after fertilization reflect the time course of protein synthesis. In the unfertilized egg there is a pool of inactive light polysomes which are fairly resistant to ribonuclease treatment, whilst a heavier polysomal fraction shows some amino-acid incorporation activity. 2 hr after fertilization, the heavy polysome fraction is strongly increased and highly active; the light polysomes disappear. 6 hr after fertilization, when protein synthesis is depressed, new monomeric and possibly dimeric ribosomes are formed; these ribosomes have a very low incorporation activity. The rearrangement of ribosomal particles does not appear to be necessarily linked with the synthesis of new RNA. Aus den Eiern des Blasentanges (Fucus vesiculosus) konnten bei hoher Kalium-Konzentration weitgehend intakte Polysomen isoliert und am Zucker-Gradienten in der Ultrazentrifuge aufgetrennt werden. Als Kriterien für den ribosomalen Charakter der isolierten Partikel werden herangezogen: die Schichtung der bei 260 mμ absorbierenden Fraktionen im Gradienten, das konstante Verhältnis der optischen Dichte 260/280 mμ, die Fähigkeit zum Einbau radioaktiv markierter Aminosäuren, sowie die Sensitivität für Ribonuclease. Die Änderungen im ribosomalen Verteilungsmuster reflektieren den zeitlichen Verlauf der Änderungen der Proteinsynthese vor und nach Befruchtung. Im unbefruchteten Ei findet sich eine aktive Fraktion ”schwerer„ Polysomen, sowie eine inaktive Fraktion ”leichter„ Polysomen, mit erhöhte Stabilität gegenüber Ribonuclease. 2 Std nach Befruchtung ist die letztgenannte Fraktion verschwunden, während die ”schweren„ Polysomen in Menge und Aktivität stark vermehrt sind. 6 Std nach Befrunchtung ist die Syntheseaktivität der stark reduzierten polysomalen Fraktion stark vermindert, während neue, aber inaktive, monomere und wahrscheinlich auch dimere Ribosomen auftreten. Es kann angenommen werden, daß in den unbefruchteten Eiern ein Pool von Polysomen mit maskierter messenger-RNS vorhanden ist, der durch die Befruchtung aktiviert wird. Im weiteren Verlauf der Morphogenese werden vor Eintritt der ersten Zellteilung offensichtlich neue ribosomale Partikel synthetisiert; für den Aufbau derselben scheint keine Synthese neuer RNS-Matrizen notwendig zu sein.