А. Фултон - Цитоскелет. Архитектура и хореография клетки (1120983), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Хотя отдельные части тромбоцнта различаются в функциональном отношении, в норме компоненты актнновой системы ведут себя прн его актнвацнн согласованно 1!53]. 4.3. Взаимодействие цнтоскелетв с плазматнческой мембраной и внеклеточным матрнксом Цнтоскелет образует многочисленные контакты с клеточной мембраной, предполагается, что с цитоскелетнымн элементами взаимодействуют определенные мембранные белки.
Согласно простейшей модели строения мембраны, в лнпндном бнслое плавают мембранные белки— подобно айсбергам в лнпидном море. Если бы такая модель соответствовала действительности, подвижность липндов н белков можно было бы предсказать с помощью физической химии. Изучение клеток показывает, однако, что только поведение лнпидов отвечает предсказаниям. Существенная доля (1Π— 80ето) мембранных белков вообще не обладает латеральной подвижностью, а те белки, которые все-такн движутся, делают это в 10 †1 раз медленнее, чем предсказано. Латеральная подвижность мембранных белков усиливается под действием факторов, нарушающих связь цитоскелета с плазматнческой мембраной, нз чего следует, что многие мембранные белки взаимодействуют с цнтоскелетом— либо непосредственно, либо через другие белки мембраны [154]. Характер взаимодействия мембраны с цито- скелетом может изменяться во время развития организма.
В мышечных клетках на самых ранних стадиях развития холннорецепторы движутся свободно. Позднее доля неподвижных белков увеличивается за счет обра- А хореография цитоскезета зования небольших скоплений или крупных кластеров. Полностью подвижная фракция легко экстрагируется детергентом, тогда как фракция неподвижных белковостается связанной с цитоскелетом даже после удаления растворимых белков и липндов [1551. Упорядоченное взаимодействие с определенными участками мембраны обнаруживают как микрофиламенты, так и микротрубочки. Большинство актиновых филаментов присоединяется к мембране своим быстро растущим концом.
Взаимодействие микротрубочек с мембраной наблюдается у цитотокснческих лимфоцитов. Эти «клетки-убийцы» ориентируются по отношению к мишени так, чтобы их ЦОМТ были обращены к месту контакта; в то же время согласованности в расположении ЦОМТ и таких мембранных структур, как кепы, не наблюдается 1156). В клетках может возникать и поддерживаться асимметричное распределение многих компонентов мембраны. Примером может служить образование кепов, которое изучено уже в деталях. Многие белки в отсутствие лиганда распределены в мембране дисперсно, после связывания лиганда они перераспределяются. Если исходно симметричную клетку обработать лигандом при 4'С, равномерность распределения рецепторов сохраняется. Если же затем поднять температуру до 20 или ЗTС, рецепторы начнут объединяться в небольшие агрегаты.
Этого не происходит у клеток в митозе. Образование агрегатов рецепторов может быть предотвращено высокими дозами мультивалентных лектинов (например, конканавалина А), связывающихся с белкамн клеточной мембраны (1571. В зависимости от типа рецептора и лиганда дальнейшая судьба агрегатов может быть двоякой. .Кепы, индуцируемые некоторыми мультивалентными лнгандами, образуются пассивно; они могут возникать в присутствии ингибиторов энергетического обмена и в отсутствие микротрубочек и микрофиламентов.
Процесс формирования таких кепов занимает от получаса до часа; клетки после их образования сохраняют симметричную форму. Быстрое образование кепов из комплексов лиганд— рецептор требует энергии и присутствия кальция во 4, Хореография цитосиееета внеклеточной среде. Клетки с такими кепами уже не остаются сферическими и симметричными. Под тем местом, где скапливаются комплексы лиганд — рецептор, располагаются актив, миозин, кальмодулин, а-актинии и киназа легкой цепи миозина 1158]. Миозин в этом районе уже фосфорилирован, т. е. в большей степени готов к участию в сокращении, Цитохалазины подавляют быстрое образование кепов, а ингибиторы,микротрубочек нет. Простое объяснение описанных явлений состоит в том, что в клетках, активно образующих кепы, комплексы лиганд — рецептор втягиваются с помощью сократи- тельного аппарата в район кепа.
В других асимметричных клетках, например, во время фагоцнтоза, хемотаксиса или цитотоксического действия под агрегатами комплексов лиганд — рецептор видны плотные скопления микрофиламентов. Образование таких скоплений, впрочем, само по себе еще не является достаточным условием для агрегации комплексов лиганд — рецептор: в передней части клеток во время хемотаксиса плотность микрофнламентов тоже очень высока, но комплексы лиганд— рецептор там не собираются вместе, Для объяснения всего этого можно предположить, во-первых, что иа поверхности клетки возникает и движется, как волна, локальная деформация, в районе которой мембрана отличается по своим характеристикам, таким, как микровязкость и поверхностное натяжение, от остальной клеточной мембраны, и, во-вторых, что 'разные мембранные белки реагируют на такую волну по-разному: на одни она никак не влияет, а другие захватываются волной и движутся вместе с ней по направлению к областям скопления подмембранных микрофиламентов, где затем связываются с этими филаментами, Волны действительно видны на поверхности клеток.
Они возникают, вероятно, в результате генерируемого микрофиламентами сокращения, Высказанные предположения способны объяснить, почему процесс перегруппировки белков в мембране чувствителен к цитохалазинам и ингибиторам энергетического обмена 1159). Оии указывают также на возможный механизм перегруппировки липидных компонентов мембраны. 4. Хореография Читоеяелета 89 Какая бы из предлагаемых моделей ни оказалась верна, ясно, что распределение белков в мембране может в результате связывания с лигандом изменяться и что это изменение осуществляется цитоскелетом посредством некоего механизма, требующего энергии. Ясно также, что такое перераспределение в мембране происходит координированно: несколько разных компонентов мембраны могут изменять свое положение в результате взаимодействий, в которых участвует лишь один из них, Наконец, диапазон возможных перестроек мембраны зависит от состояния клетки, он существенно ограничен во время митотического деления клеток, а также в клетках, у которых подвижность значительной доли мембранных белков подавлена [157, 159].
Движение на клеточной поверхности может служить различным целям. Осуществляемое в результате такого движения перераспределение компонентов мембраны может изменять сродство поверхностных рецепторов клетки к соответствующим лигандам. А вызываемая движением на поверхности перестройка цитоскелета может выполнять функции сигнала, идущего к внутренним областям клетки. Перегруппировка компонентов мембраны является необходимым первым шагом в процессах интернализации. Предполагается, что она играет роль и в прикреплении внешних объектов к клеточной поверхности, Кроме того, такая перегруппировка, вероятно, отвечает за движение частиц по поверхности клетки перед их интернализацисй.
Многие из указанных функций существенны для движения клеток во время эмбриогенеза и заживления ран; возможно, они имеют также отношение к регуляции экспрессии генов внеклеточным матриксом. Контакты клеток друг с другом и с внеклеточным материалом играют важную роль в эмбриональном развитии. Взаимодействие жесткого внешнего субстрата с белками клеточной поверхности влияет на внутреннюю организацию клеток. Многие типы клеток способны правильно дифференцироваться лишь в присутствии такого внеклеточного матрикса, с которым им свойственно контактировать в нормальных условиях [160] Возможность продолжительной экспрессии специфических для дифференцирующихся клеток продуктов т.
Хореоеролфие цитоекелета 90 зависит, по-видимому, от их'контакта со специфическим внеклеточным матриксом. Механизм такого влияния матрикса на клетку пока непонятен, Некоторые аспекты взаимосвязи между экспрессией генов и цитоскелетом будут подробно обсуждены далее. 4.4. Внутриклеточное движение и трансцитоз Большинство виутрнклеточных структур характеризуется определенным положением и определенными путямн перемещения в клетке. Как ии велико разнообразие внутриклеточных движений, все они могут быть разделены на две категории. Центральный район клеток. содержащий микротрубочки и промежуточные филаменты, содержит также разнообразные клеточные органеллы.
Некоторые из этих органелл, такие, как аппарат Гольджи или липидные капельки, занимают фиксированное положение, хотя время от времени оно может специфическим образом изменяться. Зндоплазматический ретикулум, лизосомы и митохондрии, напротив, довольно подвижны и легко деформнруемы, Подвижность эндоплазматического ретикулума ограниченна, тогда как лизосомы и митохондрии могут совершать в клетке разнообразные движения.
С помощью специальной высококонтрастной микроскопии в центральном районе клетки выявляются также движущиеся в нем клеточные органеллы небольшого размера 1161]. Движение органелл в центральной части клетки зависит от присутствия интактных микротрубочек, но обычно устойчиво к действию цнтохалазинов, Органеллы движутся независимо друг от друга; две частицы, расположенные рядом, совершенно не обязательно совершают движение одного н того же типа [162]. Движение не подавляется ванадатом, когда его вводят в клетки путем микроинъекцнн ]163]; в то же время ванадат подавляет его в клетках, мембрана которых сделана проницаемой ]164].
Из этого следует, что механохимические белки, участвующие во внутриклеточном движении, не идентичны динеину жгутиков, но, возможно, сходны с ним. Движение органелл происходит прерыви- 4. Хореография цитоекелета 91 сто: в течение короткого времени органелла движется, а затем резко останавливается. Такое прерывистое, скачкообразное движение можно отличить от броуновского по его кннетике [165].
Существенно, что положение частиц, не участвующих в скачкообразном движении, остается фиксированным. Движущиеся частицы нередко контактируют с микротрубочками, что указывает иа прямое участие последних в движении. Единственный способ подавить скачкообразное движение в центральной части клетки — это поместить клетку в гипертоническую среду [162]; формирование складок клеточного края при этом ингибируется, Скачкообразное движение имеет место в растениях во время образования клеточной пластинки [166]. Наблюдение за скачкообразным движением позволяет выявить в нем эластический компонент.
Индивидуальная частица после остановки начинает двигаться вперед намного быстрее, как если бы она подтягивалась сокращающимся матриксом [165]. Этот эластический компонент наиболее заметен в системах, в которых цитоплазматнческие частицы совершают циклическое движение [167]. В хроматофорах имеются пигментные частицы различного цвета, распределение которых контролируется клеткой. Оио изменяется путем агрегации пигментных гранул в центре клетки или диспергироваиия их по всему ее внутреннему пространству.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
