Том 3 (1129748), страница 36
Текст из файла (страница 36)
рис. 22.119).Однако микротрубочки — не единственные элементы цитоскелета, влияющиена синтез клеточной стенки. Локальные фокусы кортикальных актиновых филамен-19.7. Клеточная стенка растений 1841Рис. 19.82. Одна из моделей, объясняющих, какнаправление кортикальных микротрубочек можетопределять ориентацию вновь синтезируемых целлюлозных микрофибрилл.
а) Большие комплексыцеллюлозосинтазы — интегральные мембранныебелки, непрерывно синтезирующие целлюлозныемикрофибриллы на внешней поверхности плазматической мембраны. Дистальные концы жесткихмикрофибрилл встраиваются в текстуру клеточнойстенки, а проксимальный конец удлиняется, толкаясинтазный комплекс в плоскости мембраны. Поскольку кортикальные микротрубочки, прикрепленные к мембране, ограничивают движение комплексаузкими участками мембраны, ориентация этих микротрубочек (если они есть) определяет направление,в котором закладываются новые микрофибриллы.б и в) Две электронные микрофотографии, показывающие прочную связь кортикальных микротрубочекс мембраной: поперечный (б) и продольный (в) срезымикротрубочек. На обеих фотографиях различим постоянный зазор шириной около 20 нм между мембраной и микротрубочками; молекулы, прикрепляющиемикротрубочки к мембране, не видны.
(б и в: с любезного разрешения Andrew Staehelin.)тов могут также влиять на выработку нового материала клеточной стенки в определенных точках клеточной поверхности, приводя к сложной форме, характернойдля многих дифференцированных растительных клеток, таких как трихомы листаи эпидермальные клетки, показанные на рис. 19.77.
Клетки растений, неспособныхк выработке кортикальной актиновой сети, например, мутантов по Arp2/3, теряютсвою характерную форму, см. рис. 16.35.1842Часть 5. Клетки в контексте их совокупностиЗаключениеРастительные клетки окружены жестким внеклеточным матриксом, или клеточной стенкой, которая определяет многие уникальные черты образа жизни растения. Эта стенка образована сетью целлюлозных микрофибрилл и перекрестносшивающих гликанов, погруженных в матрикс из пектиновых полисахаридов,характеризующийся большим количеством перекрестных сшивок. В составвторичной клеточной стенки может входить лигнин, придающий ей характерныесвойства древесины: твердость и водонепроницаемость.
Кортикальные микротрубочки могут контролировать ориентацию вновь синтезируемых целлюлозныхмикрофибрилл, которые, в свою очередь, определяют направление растяженияклетки, ее конечную форму и, наконец, форму растения как целого.ЗадачиКакие из утверждений верны? Обоснуйте свой ответ19.1. Поскольку многие процессы в клетке регулируются через изменениеконцентрации Ca2+, вполне возможно, что Ca2+-зависимые межклеточные контактытакже регулируются путем изменения концентрации Ca2+.19.2. Плотные контакты выполняют две различные функции: они герметизируют пространство между клетками, не допуская поток веществ, и разграничиваютучастки мембраны, содержащие апикальные и базолатеральные белки.19.3. Интегрины способны преобразовывать механические сигналы в молекулярные.19.4.
Упругие свойства эластина обусловлены высоким содержанием α-спиралей,действующих как молекулярные пружины.Поразмышляйте над следующим19.5. Уоррен Льюис, один из основоположников клеточной биологии, в 1922 годуписал: «Стоит клеткам перестать липнуть друг к другу и поддерживающему их внеклеточному матриксу — и наши тела немедленно распадутся и растекутся по землесплошным потоком клеток». Прокомментируйте эту цитату.19.6. Молекулы клеточной адгезии были идентифицированы с помощью антител к молекулам на поверхности клеток, которые не давали клеткам агрегировать.При этом выяснилось, что для блокировки необходимо использовать не интактныеIgG‑антитела, имеющие Y‑образную форму и два идентичных сайта связыванияантигена, а их фрагменты (так называемые Fab-фрагменты), на каждом из которыхнаходится по одному сайту связывания.Fab-фрагменты получены с помощьюпротеазы папаина, способной разделитьдва сайта связывания (рис. Q19.1).
КакВы думаете, почему для блокировкиагрегации клеток необходимы именноFab‑фрагменты?Рис. Q19.1. Получение Fab-фрагментов из антителIgG при воздействии папаина (к задаче 19.6).Задачи 184319.7. Бактерия Clostridium perfringens, отравляющая пищевые продукты, вырабатывает токсин, связывающийся с представителями белкового семейства клаудинов,являющимися основными компонентами плотных контактов. С-конец связанногос клаудином токсина позволяет N-концевому участку внедряться в мембрану соседней клетки и делать в ней отверстия, что убивает эту клетку.
Та часть токсина,которая связывается с клаудином, является ценным реагентом, использующимся дляисследования свойств плотных контактов. Обычно для этого используются клеткиMDCK, поскольку они образуют интактный эпителиальный слой, практически непропускающий вещества в трансэпителиальном направлении. Клетки MDCK вырабатывают два клаудина: клаудин-1, не связывающийся с токсином, и клаудин-4,способный к этому.Если интактный эпителиальный пласт клеток MDCK инкубировать с C-концевымфрагментом токсина, то клаудин-4 исчезает — он не обнаруживается в клетках ужечерез 24 часа. В отсутствие клаудина-4 клетки остаются здоровыми, а эпителиальный пласт выглядит интактным.
Среднее количество цепочек в плотных контактах,соединяющих клетки, уменьшается с четырех до двух в течение 24 часов, а самицепочки становятся не столь разветвленными. Функциональная проверка целостности плотных контактов показывает, что проницаемость в присутствии токсинасильно уменьшается, однако герметичность можно восстановить, смыв токсинс препарата (рис. Q19.2, а).
Любопытно, что эти эффекты наблюдают только в томслучае, когда токсин добавлен с базолатеральной стороны пласта; при его добавкес апикальной стороны он не оказывает никакого влияния (рис. Q19.2, б).А. Каким образом двум цепочкам плотных контактов удается остаться, несмотря на полное исчезновение клаудина-4?Б. Как Вы думаете, почему фрагмент токсина заставляет цепочки плотныхконтактов исчезать?В. Как Вы объясните то, что токсин действует при добавлении его с базолатеральной стороны эпителиального пласта, но не оказывает никакого влияния,будучи добавлен с апикальной стороны?Рис.
Q19.2. Влияние токсина из Clostridium на барьерную функцию клеток MDCK (к задаче 19.7). Токсинвводили со стороны базолатеральной поверхности эпителиального пласта (а) и с апикальной стороны (б).При постоянном напряжении чем больше сопротивление (в ом · см2), тем меньше электрический ток,текущий с одной стороны пласта на другую.1844Часть 5. Клетки в контексте их совокупности19.8. Приписать конкретную функцию тому или иному компоненту базальноймембраны непросто, так как вся эта структура представляет собой сложный композит,имеющий как механические свойства, так и сигнальные функции. Например, нидогенобразует перекрестную сшивку двух главных компонентов базальной мембраны: онсвязывается с γ1-цепью ламинина и с коллагеном IV типа. Однако, что удивительно,мыши, гомозиготные по нокаутированному гену нидогена-1, рождаются абсолютноздоровыми, без каких-либо дефектов в фенотипе. Аналогично мыши, гомозиготныепо нокаутированному гену нидогена-2, также оказываются совершенно здоровыми.Однако мыши, гомозиготные по мутантному гену ламинина-γ1, в котором отсутствуетлишь сайт связывания нидогена, умирают при рождении от серьезных нарушенийразвития легких и почек.
Считают, что затронутая мутацией часть γ1-цепи ламининане выполняет иной функции кроме связывания нидогена и не влияет ни на структуруламинина, ни на его способность встраиваться в базальную мембрану. Результатыгенетических экспериментов суммированы в таблице Q19.1. Как бы Вы объяснилиэти наблюдения? Как Вы думаете, какой фенотип будет иметь мышь, гомозиготнаяпо нокаутированным генам обоих нидогенов?Таблица Q19.1. Фенотипы мышей с нарушениями компонентов базальной мембраны (к задаче 19.8)БЕЛОКнидоген-1нидоген-2ламинин-γ1ламинин-γ1ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ДЕФЕКТнокаут гена (–/–)нокаут гена (–/–)делеция сайта связывания нидогена (+/–)делеция сайта связывания нидогена (–/–)ФЕНОТИПнетнетнетмертворождение19.9.
Обдумайте следующее высказывание: «Базальная мембрана мышечныхволокон выступает в роли молекулярной доски объявлений: прилегающие клеткимогут публиковать на ней свои сообщения, которые принимают к сведению дифференцирующиеся и функционирующие клетки, находящиеся по другую сторонубазальной мембраны».19.10. Сродство интегринов к компонентам матрикса изменяется в зависимости от конформации их цитоплазматических доменов; этот процесс известенкак передача сигнала изнутри наружу. Предположим, Вам удалось идентифицировать в цитоплазматических доменах интегрина αIIbβ3 ключевой участок,необходимый для осуществления такой передачи сигнала (рис. Q19.3). Заменалибо D723 в β-цепи, либо R995 в α-цепи на аланин ведет к тому, что интегринРис.
Q19.3. Схематическое представление интегрина αIIbβ3 (к задаче 19.10). Красным выделены остаткиD723 и R995. (Из P. E. Hughes et al., J. Biol. Chem. 271: 6571–6574, 1996. С разрешения American Society forBiochemistry and Molecular Biology.)Литература 1845с большой вероятностью самопроизвольно активируется даже в тех условиях,при которых цепи дикого типа остаются неактивными. Ваш научный руководитель предлагает Вам заменить аспартат в β-цепи на аргинин (D723R), а аргининв α-цепи — на аспартат (R995D).
Вы сравниваете три полученные α-цепи (R995,R995A и R995D) с тремя β-цепями (D723, D723A и D723R) и обнаруживаете,что все пары с большой вероятностью самоактивируются, за исключением парыD723-R995 (дикий тип) и D273R-R995D, для которых вероятность спонтаннойактивации мала. Используя эти результаты, предположите, за счет чего интегринαIIbβ3 удерживается в неактивном состоянии.19.11.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
