Меланосомы
Меланосома обнаруженная — это органелла, в клетках животных, которая является местом синтеза, хранения и транспортировки меланина , наиболее распространенного светопоглощающего пигмента, обнаруженного в животном мире . Меланосомы отвечают за цвет и фотозащиту в клетках и тканях животных.
Меланосомы синтезируются в коже в клетках меланоцитов , а также в глазах в меланоцитах хориоидеи и пигментного эпителия сетчатки клетках (ПЭС). У низших позвоночных они встречаются в меланофорах или хроматофорах . [ 1 ] [ 2 ]
Структура
[ редактировать ]до 500 нм . Меланосомы — относительно крупные органеллы, диаметром [ 1 ] Они связаны билипидной мембраной и обычно имеют округлую, колбасную или сигарообразную форму. Форма постоянна для данного вида и типа клеток. Они имеют характерную ультраструктуру при электронной микроскопии , которая варьируется в зависимости от зрелости меланосомы, и в исследовательских целях иногда используется числовая система стадирования.
Синтез меланина
[ редактировать ]Пигмент меланосом зависит от определенных ферментов, особенно тирозиназы , которые синтезируют крупные полимеры меланина внутри клетки. Прежде чем он образует достаточное количество пигмента, чтобы его можно было увидеть при световой микроскопии, он известен как премеланосома.
Дисфункция или отсутствие ферментов, синтезирующих меланин (при таких состояниях, как синдром Чедиака-Хигаси ) приводит к различным формам альбинизма .
Псевдоподии и загар
[ редактировать ]В некоторых меланоцитах меланосомы остаются статичными внутри клетки. В других случаях клетка может расширять свою поверхность в длину в виде временных выступов, известных как псевдоподии , которые уносят меланосомы от центра клетки, тем самым увеличивая эффективность клетки в поглощении света.
Псевдоподиальный процесс (также известный как процесс загара ) происходит медленно в меланоцитах дермы в ответ на ультрафиолетовый свет , а также на производство новых меланосом и повышенную передачу меланосом соседним кератиноцитам , которые являются типичными клетками поверхности кожи. Донорство происходит, когда некоторые кератиноциты поглощают конец псевдоподий меланоцитов, которые содержат множество меланосом. Цитоплазматический динеин переносит пузырьки, содержащие меланин, в центр клетки, что заставляет меланосомы изолировать ядро кератиноцита, обеспечивая оптимальную защиту от ультрафиолетовых лучей. Эти изменения ответственны за загар кожи человека после воздействия ультрафиолета или солнечного света. [ нужна ссылка ]
У животных
[ редактировать ]У многих видов рыб , амфибий , ракообразных и рептилий меланосомы могут быть очень подвижными внутри клетки в ответ на гормональный (или иногда нервный) контроль, что приводит к видимым изменениям цвета, которые используются для передачи поведенческих сигналов или фотозащиты .
Меланосомы, обнаруженные у некоторых видов рыб, содержат пигменты , которые контролируют цвет чешуи рыбы . Молекулярные моторы , получив сигнал, либо переносят меланосомы, содержащие пигменты, на периферию клетки, либо концентрируют их в центре. Моторный белок динеин отвечает за концентрацию меланосом к центру клетки или «минус-концу» микротрубочек . И наоборот, белок кинезин отвечает за распространение меланосом по периферии клетки и является на плюс-концы мотором, направленным . Поскольку плюс-концы микротрубочек ориентированы к периферии, кинезин переносит меланосомы на периферию. Распространение меланосом по периферии приводит к тому, что клетка становится темнее; концентрация меланосом к центру приведет к тому, что клетка станет более светлой. Так фотозащитная система. у рыб на молекулярном уровне работает [ 3 ]
Недавно меланосомы были обнаружены и у пауков. [ 4 ]
Красивые и быстрые изменения цвета, наблюдаемые у многих головоногих моллюсков , таких как осьминоги и кальмары , основаны на другой системе — хроматофорном органе. [ 5 ] [ 6 ]
В окаменелостях
[ редактировать ]Недавние (2008 г.) открытия Сюй Сина китайского палеонтолога включают окаменелые перья в горных породах, датируемые периодом от юрского периода (200–150 миллионов лет назад) до позднего палеогенового и неогенового периодов (66–2 миллиона лет назад). Перья содержат сохранившиеся остатки углерода, которые ранее считались следами бактерий, разлагающих ткани перьев; однако на самом деле эти (остатки) представляют собой микроскопические органические отпечатки окаменевших меланосом. Некоторые из этих структур до сих пор сохраняют переливающийся цвет, типичный для тканей перьев и меха. Предполагается, что эти микроскопические структуры можно будет дополнительно изучить, чтобы выявить оригинальные цвета и текстуры более мягких тканей окаменелостей. «Открытие ультраструктурных деталей в окаменелостях перьев открывает замечательные возможности для исследования других особенностей окаменелостей с мягким телом, таких как мех и даже внутренние органы», — сказал Дерек Бриггс из исследовательской группы Йельского университета . [ 7 ] [ 8 ]
Меланосомы были использованы для открытия истинного цвета ископаемого Anchiornis huxleyi совместной командой, в которую входили представители Пекинского музея естественной истории , Пекинского университета , Йельского университета , Музея естественной истории Пибоди , Университета Акрона и Техасского университета в Остин . [ 9 ] [ 10 ]
Меланосомы также были обнаружены в окаменелостях Tupandactylus cf. императора Птерозавры в нижнемеловой формации Крато, в бассейне Арарипе , в Бразилии . [ 11 ]
Шаблонизация
[ редактировать ]Считается, что меланосомы инициируют полимеризацию меланина посредством амилоидогенеза белка Pmel17 , который присутствует в меланосомах в обильных количествах. [ 12 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Васмайер С., Хьюм А.Н., Боласко Г., Сибра М.С. (2008). «Меланосомы с первого взгляда» . J Cell Sci . 121 (ч. 24): 3995–3999. дои : 10.1242/jcs.040667 . HDL : 10362/21940 . ПМИД 19056669 .
- ^ Рапосо Г., Маркс М.С. (2007). «Меланосомы — темные органеллы, освещающие эндосомальный мембранный транспорт» . Nat Rev Mol Cell Biol . 8 (10): 786–797. дои : 10.1038/nrm2258 . ПМК 2786984 . ПМИД 17878918 .
- ^ Аспенгрен, С.; Скельд, Х.Н.; Валлин, М. (30 декабря 2008 г.). «Различные стратегии изменения цвета» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 66 (2): 187–191. дои : 10.1007/s00018-008-8541-0 . ПМЦ 11131536 . ПМИД 19112553 . S2CID 46220077 .
- ^ Сюн, Бор-Кай; Джастин, Николас; Блэкледж, Тодд; Шоки, Мэтью (31 мая 2017 г.). «Пауки обладают богатой пигментной и структурной цветовой палитрой» . Журнал экспериментальной биологии . 220 (11): 1975–1983. дои : 10.1242/jeb.156083 . ПМИД 28566355 .
- ^ Мессенджер, Дж. Б. (ноябрь 2001 г.). «Хроматофоры головоногих моллюсков: нейробиология и естественная история». Биологические обзоры Кембриджского философского общества . 76 (4): 473–528. дои : 10.1017/S1464793101005772 . ПМИД 11762491 . S2CID 17172396 .
- ^ Вуд, Джеймс; Джексон, Келси (2004). «Как головоногие меняют цвет» (PDF) . Страница головоногих . Проверено 23 августа 2016 г. .
- ^ Андреа Томпсон (8 июля 2008 г.). «Окаменелости перьев могут дать цвета динозавров» . ЖиваяНаука . Проверено 29 августа 2009 г.
- ^ «Перья древних птиц имели радужное сияние» . Фокс Ньюс . 26 августа 2009 г. Проверено 28 августа 2009 г.
- ^ Ли Кью, Гао К.К., Винтер Дж., Шоуки М.Д., Кларк Дж.А., Д'Альба Л., Мэн К., Бриггс Д.Е., Прум Р.О. (март 2010 г.). «Цвет оперения вымершего динозавра» (PDF ) Наука 327 (5971): 1369–1372. Бибкод : 2010Sci...327.1369L . дои : 10.1126/science.1186290 . ПМИД 20133521 . S2CID 206525132 .
- ^ Хесус Диас (8 февраля 2010 г.). «Впервые раскрыты настоящие цвета динозавра» . Гизмодо . Гоукер Медиа . Проверено 8 января 2015 г. .
- ^ Чинкотта, Од; Николай, Михаил; Кампос, Эбер Бруно Насименто; Макнамара, Мэри; Д'Альба, Лилиана; Шоки, Мэтью Д.; Кишлат, Эдио-Эрнст; Янс, Йохан; Карлир, Роберт; Эскуилье, Франсуа; Годфруа, Паскаль (01 апреля 2022 г.). «Меланосомы птерозавров поддерживают сигнальные функции ранних перьев» . Природы . 604 (7907): 684–688. Бибкод : 2022Natur.604..684C . дои : 10.1038/s41586-022-04622-3 . ISSN 1476-4687 . ПМК 9046085 . ПМИД 35444275 . S2CID 248298392 .
- ^ Фаулер, Дуглас М; Кулов, Атанас В; и др. (29 ноября 2005 г.). «Функциональное образование амилоида в тканях млекопитающих» . ПЛОС Биология . 4 (1): e6. doi : 10.1371/journal.pbio.0040006 . ПМК 1288039 . ПМИД 16300414 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Гистологическое изображение: 08103loa - Система обучения гистологии Бостонского университета - «Покровы: пигментированная кожа».