Подосома
| Подосома | |
|---|---|
 Подосомы (желтые) в клетках меланомы вместе с ядрами клеток (синие), актином (красным) и регулятором актина (зеленым). | |
| Подробности | |
| Идентификаторы | |
| латинский | подосома |
| МеШ | D000069261 |
| ТД | Х1.00.01.1.02034 |
| Анатомическая терминология | |
Подосомы — это конические богатые актином структуры, расположенные на внешней поверхности плазматической мембраны клеток животных . [1] Их размер колеблется примерно от 0,5 мкм до 2,0 мкм в диаметре. Хотя эти уникальные структуры обычно расположены на периферии клеточной мембраны, они демонстрируют поляризованный характер распределения в мигрирующих клетках, располагаясь на передней границе между ламеллиподием и пластинкой . [2] Их основная цель связана с клеточной подвижностью и инвазией; следовательно, они служат как местами прикрепления, так и местами деградации во внеклеточном матриксе . Многие различные специализированные клетки демонстрируют эти динамические структуры, такие как инвазивные раковые клетки, остеокласты , гладкомышечные клетки сосудов , эндотелиальные клетки и некоторые иммунные клетки, такие как макрофаги и дендритные клетки . [3]
Характеристики
[ редактировать ]Подосома состоит из ядра, богатого актином, окруженного белками адгезии и каркаса. Актиновые нити внутри этих структур в высокой степени регулируются многими актиновыми нуклеаторами, активаторами полимеризации, актинсвязывающими и сшивающими белками, киназами , малыми GTPases и каркасными белками; следовательно, полный оборот актина происходит в течение нескольких секунд. [4] Чтобы отличить подосомы от других типов клеточных спаек, белок Tks5 и WASP ( белок синдрома Вискотта-Олдрича ) используются в качестве маркеров наряду с актином , кортактином и комплексом Arp2/3 для локализации и изоляции этих выступов, поскольку Tks5 и WASP уникальны для подосома по сравнению с другими клеточными структурами на основе актина. [5] [ не удалось пройти проверку ]
По своей внешней структуре подосомы демонстрируют две отличительные особенности: актиновое ядро и кольцевой комплекс. Внутри ядра координаторы нуклеации актина обнаружены . В частности, эту группу белков составляют комплекс Arp2/3 и WASP, когда они расположены близко к плазматической мембране, или кортактин, когда они находятся дальше. Из плотного ядра актина радиально отходят актиновые нити, достигающие плазматической мембраны и между соседними подосомами. [6]
В кольцевом комплексе интегрины и связанные с интегринами белки служат для соединения цитоскелета с интегринами клеточной поверхности, образующими выступ наружу. [7] Первоначальные исследования показали, что суперструктура подосом имела цилиндрическую форму, но новые достижения в методах биовизуализации изменили это восприятие и показали, что кольцевой комплекс имеет многоугольную форму. Эти открытия стали возможными благодаря применению анализа байесовского мерцания и обесцвечивания к данным, полученным в результате стандартной широкопольной микроскопии с использованием клеток, которые экспрессируют флуоресцентно меченные белки, специфичные для кольцевого комплекса подосом. [8]
Обычно размер подосомы составляет от 0,5 до 2,0 мкм в диаметре и глубине. Время жизни структуры составляет всего несколько минут, что намного короче, чем наблюдается у инвадоподий . [9] [10]
Функция
[ редактировать ]Считается, что подосомы тесно связаны с клеточной подвижностью внутри тканевого микроокружения посредством координации деградации внеклеточного матрикса с клеточным движением. Миграция клеток необходима для правильного эмбрионального развития , а в зрелом возрасте — для заживления ран и воспалительной реакции . [11] Примеры такого поведения подвижных клеток включают: трансэндотелиальную миграцию дендритных клеток, миграцию эндотелиальных клеток аорты для ремоделирования артериальных сосудов и инфильтрацию тканей макрофагами. Нарушения миграции клеток лежат в основе патологий, связанных с развитием, сосудистой сетью и иммунитетом. Следовательно, подосомы присутствуют в типах клеток, связанных с ремоделированием тканей и иммунной системой. [12] [13]
Пациенты, страдающие синдромом Вискотта-Олдрича , через свои иммунные клетки демонстрируют постоянные доказательства роли подосом в подвижности клеток. У этих пациентов нет полностью сформированного WASP, который, как было показано в предыдущих исследованиях, локализуется в подосомах и является неотъемлемой частью их формирования. [14] Дендритные клетки и макрофаги иммунной системы этих пациентов не имеют подосомных образований и демонстрируют дефекты клеточного движения внутри тканевого микроокружения. [15] Некоторые исследователи подозревают, что подосомы могут быть вовлечены в миграцию клеток нервного гребня. Известно, что пациенты с синдромом Франк-тера-Хаара являются мутантами по специфическому белку подосомы Tks4 и демонстрируют дефекты миграции клеток нервного гребня . [16]
В дополнение к известным функциям подосом исследования показывают, что эти динамические структуры также обладают механосенсорными свойствами. [17] На первоначальное формирование подосом, по-видимому, влияют структура и состав лежащего в основе субстрата, включая наличие и распределение специфических лигандов . [18] Различные рецепторы интегрина контролируют механические свойства клеточного микроокружения и могут влиять и инициировать образование подосомы. После полного формирования целостность матриксного субстрата определяет продолжительность жизни подосомы с повышенной жесткостью, что приводит к большей выносливости и более близкому расстоянию между участками подосом. [19]
Некоторые исследования также указывают на предполагаемую роль подосом даже в регуляции функции стволовых клеток костного мозга. Было показано, что подосомы широко присутствуют in vitro на мезодермальных клетках-предшественниках (MPC), клетках, способных дифференцироваться в мезенхимальные стромальные клетки .Было высказано предположение, что подосомы играют важную роль в мобилизации МПК в случае физиологической необходимости. [20]
Роль в остеокластах
[ редактировать ]Остеокласты – это крупные многоядерные костные клетки , которые осуществляют процесс резорбции кости . В этом процессе ремоделирования подосомы играют важную роль. [21] Во время созревания предшественников остеокластов группы подосом образуют более упорядоченные кольцевые структуры, которые в конечном итоге сливаются в полосу по периферии клетки. В результате расположение подосом тесно взаимосвязано посредством плотной радиальной сети актиновых нитей, которые простираются между соседними подосомами и на них. [22]
Накопление F-актина , винкулина , паксиллина и α-актина в подосомах сливающейся полосы сигнализирует о развитии полностью созревшего остеокласта. [23] После начала резорбции кости полоса подосом разбирается, оставляя после себя сетку, состоящую в основном из F-актина, которая действует как «зона уплотнения». Эта зона уплотнения становится местом прикрепления остеокластов к костному матриксу. [24] Ингибирование резорбции кости посредством медикаментозного вмешательства приводит к отсутствию подосомной полосы во время ранней дифференцировки остеокластов и в конечном итоге к отсутствию зоны уплотнения. [25]
История
[ редактировать ]В начале 1980-х годов фибробласты куриных эмбрионов были трансформированы с помощью вируса саркомы Рауса (RSV), содержащего онкоген v-src. Эта трансформация вызвала релокализацию винкулина и α-актина в цитоскелете из фокальных спаек, образующих круговые кластеры. Позже, в 1985 г., с использованием тех же клеток было показано, что эти белковые кластеры локализуются в выступах вентральной плазматической мембраны и представляют собой места адгезии субстрата; поэтому эти структуры были названы подосомами, что указывает на их стопообразный характер в клетках. В 1989 году было продемонстрировано, что эти подосомы играют роль в деградации матрикса. название инвадоподии . Чтобы отразить эту недавно обнаруженную разрушительную природу , этим динамическим структурам было дано [26]
Поскольку оба термина «инвадоподии» и «подосомы» изначально использовались для обозначения идентичных структур в идентичных клеточных линиях, существует путаница в номенклатуре. Обычно, когда эти структуры обнаруживаются в нормальных клетках, их называют подосомами, а в раковых клетках — инвадоподиями .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ротье, П; Салтель, Ф; Добон, Т; Шень-Делаланд, Б; Тридон, В; Биллотте, К; Резо, Э; Жено, Э. (1 декабря 2009 г.). «Эндотелиальные подосомы, индуцированные TGFbeta, опосредуют деградацию коллагена базальной мембраны в артериальных сосудах». Журнал клеточной науки . 122 (Часть 23): 4311–8. дои : 10.1242/jcs.057448 . ПМИД 19887587 .
- ^ Калле, Ю; Бернс, С; Трэшер, Эй Джей; Джонс, GE (апрель 2006 г.). «Лейкоцитарная подосома». Европейский журнал клеточной биологии . 85 (3–4): 151–7. дои : 10.1016/j.ejcb.2005.09.003 . ПМИД 16546557 .
- ^ Химона, М; Буччионе, Р; Кортнидж, ЮАР; Линдер, С. (апрель 2008 г.). «Сборка и биологическая роль подосом и инвадоподий». Современное мнение в области клеточной биологии . 20 (2): 235–41. дои : 10.1016/j.ceb.2008.01.005 . ПМИД 18337078 .
- ^ Калле, Ю; Чжоу, ХК; Трэшер, Эй Джей; Джонс, GE (ноябрь 2004 г.). «Белок синдрома Вискотта-Олдрича и динамика цитоскелета дендритных клеток» . Журнал патологии . 204 (4): 460–9. дои : 10.1002/путь.1651 . ПМИД 15495215 . S2CID 39145933 .
- ^ Мортон, ЧП; Парсонс, М. (июль – август 2011 г.). «Изучение архитектуры клеточной адгезии с использованием передовых методов визуализации» . Адгезия и миграция клеток . 5 (4): 351–9. дои : 10.4161/cam.5.4.16915 . ПМК 3210303 . ПМИД 21785274 .
- ^ Акисака, Т; Ёсида, Х; Сузуки, Р; Такама, К. (март 2008 г.). «Адгезионные структуры и их цитоскелетно-мембранные взаимодействия на подосомах остеокластов в культуре». Исследования клеток и тканей . 331 (3): 625–41. дои : 10.1007/s00441-007-0552-x . ПМИД 18087726 . S2CID 19913633 .
- ^ Линдер, С. (март 2007 г.). «Матрица разъедается: подосомы и инвадоподии в деградации внеклеточного матрикса». Тенденции в клеточной биологии . 17 (3): 107–17. дои : 10.1016/j.tcb.2007.01.002 . ПМИД 17275303 .
- ^ Кокс, С; Ростен, Э; Монипенни, Дж; Йованович-Талисман, Т; Бернетт, DT; Липпинкотт-Шварц, Дж; Джонс, GE; Хайнцманн, Р. (4 декабря 2011 г.). «Микроскопия байесовской локализации выявляет наномасштабную динамику подосом» . Природные методы . 9 (2): 195–200. дои : 10.1038/nmeth.1812 . ПМЦ 3272474 . ПМИД 22138825 .
- ^ Кокс, С; Ростен, Э; Монипенни, Дж; Йованович-Талисман, Т; Бернетт, DT; Липпинкотт-Шварц, Дж; Джонс, GE; Хайнцманн, Р. (4 декабря 2011 г.). «Микроскопия байесовской локализации выявляет наномасштабную динамику подосом» . Природные методы . 9 (2): 195–200. дои : 10.1038/nmeth.1812 . ПМЦ 3272474 . ПМИД 22138825 .
- ^ Шарма, Вед П.; Эдди, Роберт; Энтенберг, Дэвид; Кай, Масаюки; Гертлер, Фрэнк Б.; Кондилис, Джон (4 ноября 2013 г.). «Tks5 и SHIP2 регулируют созревание инвадоподия, но не его инициацию, в клетках карциномы молочной железы» . Современная биология . 23 (21): 2079–2089. дои : 10.1016/j.cub.2013.08.044 . ISSN 1879-0445 . ПМЦ 3882144 . ПМИД 24206842 .
- ^ Мерфи, округ Колумбия; Кортнидж, ЮАР (23 июня 2011 г.). «Внутренние и внешние стороны подосом и инвадоподий: характеристики, формирование и функции» . Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 12 (7): 413–26. дои : 10.1038/nrm3141 . ПМЦ 3423958 . ПМИД 21697900 .
- ^ Калле, Ю; Каррагер, НЕТ; Трэшер, Эй Джей; Джонс, GE (1 июня 2006 г.). «Ингибирование кальпаина стабилизирует подосомы и ухудшает подвижность дендритных клеток». Журнал клеточной науки . 119 (Часть 11): 2375–85. дои : 10.1242/jcs.02939 . ПМИД 16723743 .
- ^ Кугул, К; Ле Кабек, В; Пуанклу, Р.; Аль Саати, Т; Меж, JL; Табуре, Г; Лоуэлл, Калифорния; Лавиолетт-Малират, Н.; Маридонно-Парини, I (18 февраля 2010 г.). «Трехмерная миграция макрофагов требует Hck для организации подосом и протеолиза внеклеточного матрикса» . Кровь . 115 (7): 1444–52. дои : 10.1182/blood-2009-04-218735 . ПМК 5070714 . ПМИД 19897576 .
- ^ Бернс, С; Трэшер, Эй Джей; Бланделл, член парламента; Мачески, Л; Джонс, GE (15 августа 2001 г.). «Конфигурация цитоскелета дендритных клеток человека с помощью Rho GTPases, белка WAS и дифференцировки» . Кровь . 98 (4): 1142–9. дои : 10.1182/blood.v98.4.1142 . ПМИД 11493463 .
- ^ Линдер, С; Нельсон, Д; Вайс, М; Эпфельбахер, М. (17 августа 1999 г.). «Белок синдрома Вискотта-Олдрича регулирует подосомы в первичных макрофагах человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 96 (17): 9648–53. Бибкод : 1999PNAS...96.9648L . дои : 10.1073/pnas.96.17.9648 . ПМК 22264 . ПМИД 10449748 .
- ^ Мерфи, округ Колумбия; Кортнидж, ЮАР (23 июня 2011 г.). «Внутренние и внешние стороны подосом и инвадоподий: характеристики, формирование и функции» . Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 12 (7): 413–26. дои : 10.1038/nrm3141 . ПМЦ 3423958 . ПМИД 21697900 .
- ^ Лабернади, А; Тибо, К; Вье, К; Маридонно-Парини, I; Шарьер, генеральный менеджер (7 декабря 2010 г.). «Динамика жесткости подосом, выявленная методом атомно-силовой микроскопии» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (49): 21016–21. Бибкод : 2010PNAS..10721016L . дои : 10.1073/pnas.1007835107 . ПМК 3000246 . ПМИД 21081699 .
- ^ Линдер, С; Визнер, К; Химмель, М. (10 ноября 2011 г.). «Деградирующие устройства: инвадосомы при инвазии протеолитических клеток». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 27 : 185–211. doi : 10.1146/annurev-cellbio-092910-154216 . ПМИД 21801014 .
- ^ Коллин, О; Траки, П; Стефану, А; Уссон, Ю; Клеман-Лакруа, Ж; Планус, Э (1 мая 2006 г.). «Пространственно-временная динамика богатых актином микродоменов адгезии: влияние гибкости субстрата». Журнал клеточной науки . 119 (Часть 9): 1914–25. дои : 10.1242/jcs.02838 . ПМИД 16636076 .
- ^ Пачини, С, О; Фацци, Р; Монтали, М; Карничелли, В; Лаццарини, Э; Петрини, М. (15 июня 2013 г.). «Специфическая экспрессия интегрина связана с подосомоподобными структурами на мезодермальных клетках-предшественниках». Стволовые клетки и развитие . 22 (Часть 12): 1830–38. дои : 10.1089/scd.2012.0423 . ПМИД 23379672 .
- ^ Дестейн, О; Салтель, Ф; Жеминар, JC; Юрдич, П; Бард, Ф. (февраль 2003 г.). «Подосомы демонстрируют оборот актина и динамическую самоорганизацию в остеокластах, экспрессирующих актин-зеленый флуоресцентный белок» . Молекулярная биология клетки . 14 (2): 407–16. doi : 10.1091/mbc.E02-07-0389 . ПМК 149981 . ПМИД 12589043 .
- ^ Люксенбург, К; Геблингер, Д; Кляйн, Э; Андерсон, К; Ханейн, Д; Гейгер, Б; Аддади, Л. (31 января 2007 г.). «Архитектура адгезивного аппарата культивируемых остеокластов: от формирования подосом до сборки зоны уплотнения» . ПЛОС ОДИН . 2 (1): е179. Бибкод : 2007PLoSO...2..179L . дои : 10.1371/journal.pone.0000179 . ПМК 1779809 . ПМИД 17264882 .
- ^ Люксенбург, К; Аддади, Л; Гейгер, Б. (апрель 2006 г.). «Молекулярная динамика спаек остеокластов». Европейский журнал клеточной биологии . 85 (3–4): 203–11. дои : 10.1016/j.ejcb.2005.11.002 . ПМИД 16360241 .
- ^ Люксенбург, К; Парсонс, Дж. Т.; Аддади, Л; Гейгер, Б. (1 декабря 2006 г.). «Участие пути Src-кортактина в формировании и обороте подосом во время поляризации культивируемых остеокластов». Журнал клеточной науки . 119 (Часть 23): 4878–88. дои : 10.1242/jcs.03271 . ПМИД 17105771 .
- ^ Исида, Т; Фудзивара, К. (февраль 1979 г.). «Патология диареи, вызванная вирусом мышиного гепатита, у мышей». Японский журнал экспериментальной медицины . 49 (1): 33–41. ПМИД 224229 .
- ^ Мерфи, округ Колумбия; Кортнидж, ЮАР (23 июня 2011 г.). «Внутренние и внешние стороны подосом и инвадоподий: характеристики, формирование и функции» . Обзоры природы. Молекулярно-клеточная биология . 12 (7): 413–26. дои : 10.1038/nrm3141 . ПМЦ 3423958 . ПМИД 21697900 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- MBInfo - Подосомы
- MBInfo — Сборка подосом
- Подосомы и инвадоподии на тематических страницах Scirus