WikiDer > Полярность эпителия

Epithelial polarity

Полярность клеток - фундаментальная характеристика многих типов клетки. Эпителиальные клетки являются одним из примеров типа поляризованных клеток, отличающихся разными «апикальными», «боковыми» и «базальными». плазматическая мембрана домены. Эпителиальные клетки соединяются друг с другом через боковые мембраны, образуя эпителиальные листы выстилают полости и поверхности по всему телу животного. Каждый домен плазматической мембраны имеет особый белковый состав, придающий им особые свойства и позволяющий направленный транспорт молекул через эпителиальный лист. Как эпителиальные клетки генерируют и поддерживают полярность, остается неясным, но было обнаружено, что определенные молекулы играют ключевую роль.

На апикальной мембране расположены различные молекулы, но только несколько ключевых молекул действуют как детерминанты, необходимые для поддержания идентичности апикальной мембраны и, таким образом, полярности эпителия. Эти молекулы - белки Cdc42, атипичная протеинкиназа C (APKC), Par6, Par3/ Базука / ASIP.[1] Крошки, «Звездная пыль» и белок на плотных контактах (PATJ). Эти молекулы, по-видимому, образуют два различных комплекса: комплекс aPKC-Par3-Par6 «aPKC» (или «Par»), который также взаимодействует с Cdc42; и комплекс Crumbs-Stardust-PATJ "Crumbs". Из этих двух комплексов комплекс aPKC является наиболее важным для эпителиальной полярности, он необходим, даже если комплекс Crumbs не является. Crumbs - единственный трансмембранный белок в этом списке, а комплекс Crumbs служит апикальным сигналом для поддержания апикального комплекса aPKC во время сложных изменений клеточной формы.[нужна цитата]

Базолатеральные мембраны

В контексте почечный каналец физиология, термин базолатеральная мембрана или же серозная мембрана относится к клеточная мембрана который ориентирован прочь от просвет канальца, а термин просветная мембрана или же апикальная мембрана относится к клеточная мембрана который ориентирован к просвет. Основная функция этой базолатеральной мембраны - принимать метаболический отходы в клетка эпителия для удаления в просвет, где он выводится из тела как моча. Вторичная роль базолатеральной мембраны состоит в том, чтобы обеспечить рециклинг желательных субстратов, таких как глюкоза, которые были извлечены из просвета канальца для секретирования в интерстициальные жидкости.[2]

Базальные и боковые мембраны имеют общие детерминанты, белки LLGL1, DLG1, и SCRIB. Все эти три белка локализованы в базолатеральном домене и важны для базолатеральной идентичности и эпителиальной полярности.

Механизмы полярности

Как поляризуются эпителиальные клетки, до сих пор не совсем понятно. Некоторые ключевые принципы были предложены для сохранения полярности, но механизмы, лежащие в основе этих принципов, еще предстоит обнаружить.

Первый принцип положительный отзыв. В компьютерных моделях молекула, которая может быть либо ассоциированной с мембраной, либо цитоплазматической, может поляризоваться, когда ее ассоциация с мембраной является предметом положительной обратной связи: эта мембранная локализация происходит наиболее сильно там, где молекула уже наиболее высококонцентрирована. В аналогичных моделях исследователи показали, что эпителиальные клетки могут самостоятельно собираться в богатый набор устойчивых биологических форм.[3] В дрожжах saccharomyces cerevisiae, есть генетические доказательства того, что Cdc42 подвержен положительной обратной связи такого рода и может спонтанно поляризоваться, даже в отсутствие внешнего сигнала. В плодовой мушке Drosophila melanogaster, Cdc42 рекрутируется комплексом aPKC и затем способствует апикальной локализации комплекса aPKC в вероятной петле положительной обратной связи. Т.о., в отсутствие Cdc42 или комплекса aPKC апикальные детерминанты не могут поддерживаться на апикальной мембране и, следовательно, апикальная идентичность и полярность теряются.

Второй принцип - это разделение детерминант полярности. Резкое различие между апикальными и базо-латеральными доменами поддерживается за счет активного механизма, предотвращающего смешивание. Природа этого механизма неизвестна, но явно зависит от детерминант полярности. В отсутствие комплекса aPKC базо-латеральные детерминанты распространяются на бывший апикальный домен. Напротив, в отсутствие любого из Lgl, Dlg или Scrib, апикальные детерминанты распространяются на бывший базо-латеральный домен. Таким образом, две детерминанты ведут себя так, как будто они взаимно отталкивают друг друга.

Третий принцип направлен экзоцитоз. Белки апикальной мембраны транспортируются от Гольджи к апикальной, а не базо-латеральной мембране, поскольку апикальные детерминанты служат для определения правильного места назначения для везикул Доставка. Родственный механизм, вероятно, действует для базо-латеральных мембран.

Четвертый принцип - модификация липидов. Компонент липидного бислоя, фосфатидилинозитол фосфат (PIP) может фосфорилироваться с образованием PIP2 и PIP3. В некоторых эпителиальных клетках PIP2 апикально локализован, а PIP3 локализуется базолатерально. По крайней мере, в одной культивируемой клеточной линии, клетке MDCK, эта система необходима для эпителиальной полярности. Связь между этой системой и детерминантами полярности в тканях животных остается неясной.

Базальный против латерального

Поскольку базальная и боковая мембраны имеют одни и те же детерминанты, другой механизм должен различать эти два домена. Форма ячейки и контакты обеспечивают вероятный механизм. Боковые мембраны являются местом контакта между эпителиальными клетками, тогда как базальные мембраны соединяют эпителиальные клетки с базальная мембрана, слой внеклеточного матрикса, который расположен вдоль базальной поверхности эпителия. Определенные молекулы, такие как Интегрины, локализуются специфически на базальной мембране и образуют связи с внеклеточным матриксом.

Форма эпителиальных клеток

Эпителиальные клетки бывают самых разных формы которые связаны с их функцией в развитии или физиологией. Как эпителиальные клетки принимают определенные формы, плохо изучено, но это должно включать пространственный контроль актиновый цитоскелет, который играет ключевую роль в форме клеток во всех растительных клетках.

Эпителиальный кадгерин

Все эпителиальные клетки экспрессируют трансмембранный молекула адгезии E-кадгерин, а кадгерин который наиболее заметно располагается на стыке между апикальной и латеральной мембранами. Внеклеточные домены молекул E-кадгерина из соседних клеток связываются друг с другом посредством гомотипического взаимодействия. Внутриклеточные домены молекул E-кадгерина связываются с актиновый цитоскелет через адаптерные белки альфа-катенин и бета-катенин.[4] Таким образом, E-кадгерин образует прилипает к стыкам которые соединяют актиновые цитоскелеты соседних клеток. Адгезивные соединения являются первичными силовыми соединениями между эпителиальными клетками и фундаментально важны для поддержания формы эпителиальных клеток и для динамических изменений формы во время развития ткани. Как E-cadherin локализуется на границе между апикальной и латеральной мембранами, неизвестно, но поляризованные мембраны важны для поддержания E-cadherin на стыках спаек.

Смотрите также

Рекомендации

Брюс Альбертс; Александр Джонсон; Джулиан Льюис; Мартин Рафф; Кейт Робертс; Питер Уолтер, ред. (2002). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Наука о гирляндах. ISBN 978-0-8153-3218-3.

  1. ^ Идзуми Ю., Хиросе Т., Тамай Ю., Хираи С., Нагашима Ю., Фудзимото Т., Табусе Ю., Кемпхуес К.Дж., Оно С. (1998). "Атипичная PKC напрямую ассоциируется и колокализуется в эпителиальном плотном стыке с ASIP, гомологом млекопитающих Caenorhabditis elegans Белок полярности PAR-3 ". J Cell Biol. 143 (1): 95–106. Дои:10.1083 / jcb.143.1.95. ЧВК 2132825. PMID 9763423.
  2. ^ Секин Т., Миядзаки Х, Эндо Х (февраль 2006 г.). «Молекулярная физиология почечных переносчиков органических анионов». Являюсь. J. Physiol. Почечная физиология. 290 (2): F251–61. Дои:10.1152 / айпренал.00439.2004. PMID 16403838.
  3. ^ Ниссен, Сайлас Бойе; Рёнхильд, Стивен; Трусина, Ала; Снеппен, Ким (27 ноября 2018 г.). «Теоретический инструмент, связывающий полярности клеток с разработкой надежных морфологий». eLife. 7: e38407. Дои:10.7554 / eLife.38407. Получено 20 июн 2019.
  4. ^ Кнудсен К.А., Солер А.П., Джонсон К.Р., Уилок М.Дж. (июль 1995 г.). «Взаимодействие альфа-актинина с адгезионным комплексом кадгерин / катенин клетка-клетка через альфа-катенин». J. Cell Biol. 130 (1): 67–77. Дои:10.1083 / jcb.130.1.67. ЧВК 2120515. PMID 7790378.