Межклеточные слияния
| Слияние клеток-клеток | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ЭФФ-АФФ | ||
| Пфам | ПФ14884 | ||
| ИнтерПро | ИПР029213 | ||
| |||
Межклеточные фузогены представляют собой гликопротеины , которые облегчают слияние клеток с клеточными мембранами . Слияние клеток имеет решающее значение для слияния гамет геномов и развития органов у многоклеточных организмов. Слияние клеток происходит, когда актиновый цитоскелет и сливающиеся белки правильно перестраиваются через клеточную мембрану. Этот процесс возглавляют выпячивания мембраны, приводимые в движение актином. [ 1 ]
Идентификаторы
[ редактировать ]
EFF-AFF являются идентификаторами гликопротеинов типа 1 , которые составляют межклеточные фузогены. Впервые они были идентифицированы, когда было обнаружено, что мутанты EFF-1 «блокируют слияние клеток всего эпидермального и вульвального эпителия» у круглого червя Caenorhabditis elegans . [ 2 ] EFF-AFF представляет собой семейство мембранных гликопротеинов типа I , которые действуют как межклеточные фузогены, получившие название от «неудачного слияния якорных клеток». Поскольку было известно, что мутанты EFF-1 успешно сливали якорную клетку и утсе-синцитий (маточный шов), образуя непрерывную маточно-влагалищную трубку, где эти соединения не удались, были обнаружены мутанты AFF-1. AFF-1 считался необходимым для этого процесса в дополнение к слиянию гетерологичных клеток у C. elegans . [ 3 ] Трансмембранные за формы этих белков , как и большинство вирусных фузогенов, обладают N-концевой сигнальной последовательностью, которой следует длинная внеклеточная часть, предполагаемый трансмембранный домен и короткий внутриклеточный хвост. «Поразительная консервативность положения и количества всех 16 цистеинов во внеклеточной части» белков EFF-AFF разных видов нематод позволяет предположить, что эти белки свернуты в сходную трехмерную структуру , которая существенны для их фузогенной активности. [ 4 ] Белки C. elegans AFF-1 и EFF-1 необходимы для развития слияния клеток в процессе и могут объединять клетки насекомых. «Таким образом, ФФ представляют собой древнюю семейство клеточных фузогенов, которые могут способствовать слиянию при экспрессии на вирусной частице». [ 5 ]
Процесс
[ редактировать ]Межклеточные фузогены представляют собой белки, которые способствуют слиянию плазматических мембран разных клеток. Чтобы считаться фузогеном, он должен быть необходим для слияния, слияния незнакомых мембран и при необходимости присутствовать на сливающейся мембране. Эти клетки включают, помимо прочего, гаметы, трофобласты, эпителиальные и другие клетки развития. Эти фузогены опосредуют слияние клеток и могут выполнять восстановление нейронов, аутослияние и запечатывание фагосом. Хотя эти белки обеспечивают сходные функции в клетках, у них есть индивидуальные механизмы. Их называют односторонними (должна присутствовать одна сливающаяся мембрана) и двусторонними (одинаковые или разные фузогены присутствуют в обеих мембранах) механизмами. Большинство механизмов слияния начинаются с гемифузии, но механизм межклеточного слияния состоит из четырех отдельных этапов. [ 6 ]
Шаг
[ редактировать ]- Клетки должны идентифицироваться и находиться рядом друг с другом.
- Происходит гемифузия.
- Пора слияния в полуслитой структуре открывается, что позволяет содержимому клетки слиться.
- Клетки полностью соединяются от расширения пор.
Приложения
[ редактировать ]Роль в оплодотворении гамет
[ редактировать ]Межклеточные слияния имеют несколько различных применений. Эти химические агенты могут играть значительную роль в половом и бесполом размножении, способствуя слиянию бислоев мембран. [ 6 ] При половом размножении были обнаружены доказательства того, что у мышей за слияние ответственны некоторые обязательные слияния сперматозоида и яйцеклетки; двумя конкретными белками были IZUMO1 и CD9. После сравнения данных экспериментов, проведенных на растениях, грибах и беспозвоночных, выяснилось, что за оплодотворение могли отвечать несколько важнейших генов. Однако, как и у дрожжей, не было обнаружено генов, адекватных процессу оплодотворения. [ 7 ] Недавно еще один белок был классифицирован как слитый гамет (HAP2 или GCS1). Как и в предыдущем примере, этот белок присутствует в растениях, простейших и беспозвоночных. Этот фузоген напоминает упомянутый ранее эукариотический соматический фузоген EFF-1. Присутствие HAP2 индуцирует гемислияние и смешивание клеточного содержимого. [ 6 ] Тем не менее, если рассматривать бесполое размножение, соматические клетки также могут подвергаться слиянию клеток или самослиянию. Двумя конкретными наблюдаемыми фузогенами были SO и МАК-2. Имеющиеся данные подтверждают, что эти белки контролируют и регулируют эффективную концентрацию и локализацию белка. [ 7 ]
Роль в восстановлении нейронов
[ редактировать ]В области медицины эксперименты проводятся для проверки возможности использования межклеточных слияний при восстановлении аксональных нервов и определения их полезности для других нервных клеток. Современный метод восстановления нервов – это зашивание разрезанных концов нервов. Это длительный процесс восстановления с низкой функциональностью восстановленных нервов. Рассматривая межклеточные фузогены как потенциальный ответ, исследователи разделили эти фузогены на две группы, основанные на механизмах слияния: агрегация клеток и модификация мембран. Было обнаружено, что один фузоген ПЭГ подходит для обеих групп. Именно этот фузоген сделал возможным восстановление нервных клеток у человека. Когда операции проводились в течение определенного периода времени (12 часов для восстановления нервов человека и 24 часа для лечения седалищных крыс), выздоровление пациента было почти успешным. Благодаря этому исследованию существует потенциал для восстановления нервных трансплантатов человека. Некоторыми потенциальными вариантами использования изученных межклеточных слияний являются противораковые вакцины и регенерация поврежденных клеток. Кроме того, любой периферический нерв в организме можно восстановить, а перенесенные ткани смогут работать, как только чувства вернутся. Наконец, любая операция на нервах также может быть восстановлена, что приводит к более быстрому выздоровлению. [ 8 ]
См. также
[ редактировать ]- Клеточная мембрана
- Клеточная дифференциация
- Механизм слияния
- Слитый белок
- Межбислойные силы при слиянии мембран
- Слияние липидных бислоев
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Шилагарди К., Ли С., Луо Ф., Марикар Ф., Дуан Р., Джин П. и др. (апрель 2013 г.). «Актиновые инвазивные выступы мембраны способствуют вовлечению слитых белков во время слияния клеток» . Наука . 340 (6130): 359–63. Бибкод : 2013Sci...340..359S . дои : 10.1126/science.1234781 . ПМЦ 3631436 . ПМИД 23470732 .
- ^ Молер В.А., Шемер Г., дель Кампо Дж.Дж., Валанси С., Опоку-Серебуох Е., Скрэнтон В. и др. (март 2002 г.). «Мембранный белок типа I EFF-1 необходим для слияния клеток в процессе развития» . Развивающая клетка . 2 (3): 355–62. дои : 10.1016/S1534-5807(02)00129-6 . ПМИД 11879640 .
- ^ Сапир А., Чой Дж., Лейкина Е., Авиноам О., Валанси С., Черномордик Л.В. и др. (май 2007 г.). «AFF-1, фузоген, регулируемый FOS-1, опосредует слияние якорных клеток у C. elegans» . Развивающая клетка . 12 (5): 683–98. дои : 10.1016/j.devcel.2007.03.003 . ПМК 1975806 . ПМИД 17488621 .
- ^ Сапир А., Авиноам О., Подбилевич Б., Черномордик Л.В. (январь 2008 г.). «Механизмы слияния вирусов и клеток развития: сохранение и дивергенция» . Развивающая клетка . 14 (1): 11–21. дои : 10.1016/j.devcel.2007.12.008 . ПМЦ 3549671 . ПМИД 18194649 .
- ^ Авиноам О, Фридман К, Валанси С, Абутбул И, Зеев-Бен-Мордехай Т, Маурер У.Э. и др. (апрель 2011 г.). «Консервативные эукариотические фузогены могут соединять вирусные оболочки с клетками» . Наука . 332 (6029): 589–92. Бибкод : 2011Sci...332..589A . дои : 10.1126/science.1202333 . ПМК 3084904 . ПМИД 21436398 .
- ^ Jump up to: а б с Брукман Н.Г., Уйгур Б., Подбилевич Б., Черномордик Л.В. (май 2019 г.). «Как клетки сливаются» . Журнал клеточной биологии . 218 (5): 1436–1451. дои : 10.1083/jcb.201901017 . ПМК 6504885 . ПМИД 30936162 .
- ^ Jump up to: а б Агилар П.С., Бейлис М.К., Флейснер А., Хельминг Л., Иноуэ Н., Подбилевич Б. и др. (июль 2013 г.). «Генетические основы механизмов межклеточного слияния» . Тенденции в генетике . 29 (7): 427–37. дои : 10.1016/j.tig.2013.01.011 . ПМК 4022042 . ПМИД 23453622 .
- ^ Абду С.А., Хендерсон П.В. (январь 2019 г.). «Фузогены: химические агенты, которые могут быстро восстановить функцию после травмы нерва». Журнал хирургических исследований . 233 : 36–40. дои : 10.1016/j.jss.2018.07.013 . ПМИД 30502271 . S2CID 54563954 .
