Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 331
Текст из файла (страница 331)
Т-клетки, как и нейтрофилы, используют актин-зависимую подвижность для ползания по тканям организма и нахождения клеток-мишеней. Когда Т-клетка контактирует с зараженной вирусом клеткой, для ее убийства исполь- Тб()В ':Часть%..ВВууренняя оргаииаациЯ КЯВТКИ зуется очень сходный механизм. В точке межклеточиого контакта активируется Йас, и в атом сайте начинается полимеризация актива, создающая специализироваииую область кортекса.
Этот специализированный сайт вьюывает переори. еитацикз цеитросомы, которая вместе со своими микротрубочками перемещается в область контакта Т клетки и клетки мишени (рис. ) 6.103). Микротрубочки, в свою очередь, располагают аппарат Гольджи прямо под зоной контакта, иа правляя аппарат убийства иа клетку мишень. Механизм убийства рассмотрен в главе 25 (см. рис. 25.4?). а) локализованная полимвриэация актина в обеих клетках образование нммунологичвскою синапса локализованный сигнал 10 мкм Рис. 16.103. Поляризация цитотоксической Т-клетки после узнавания клетки-мишени. о) Изменения в цитоскелете цитотоксической Т-клетки после ее контакта с клеткой-мишенью.
За начальным узнаванием следуют сигналы, вызывающие полимеризацию ангина в обеих клетках. В Т-клетках взаимодействия между обогащенной витином зоной контакта и микротрубочками, исходящими из центросомы, приводят к переориентации центросомы, и аппарат Гольджи оказывается прямо напротив клетки-мишени. б) Иммунофлуоресцентная микрофотография Т-клетки /вверху) и клетки-мишени /внизу), окрашенных антителами к микротрубочкам. Центросома и исходящая нз нее микратрубочковая структура ориентированы в направлении межклеточного контакта. В клетке-мишени, наоборот, микротрубочки не поляризованы.
/б, из В. Ве/Вег, О. Возеп апг/ б. Вейе, /. Се// В/о/. 95: 137-143, 1982. С любезного разрешения издательства Тье йос/ге/е/! ег Оп ыегзйу Ргеев) 164. Цитаснелвт и ф)гняцианирования клетки ')609 Последним примером того, как природные свойства зукариотического ци тоскелета направляют специфическое и невероятно сложное крупномасштабное поведение клеток, будет нейрон. Нейроны в зародыше представляют собой ничем не выделяюгциеся клетки, использующие актин зависимую подвижность для миграции в определенные области. Однако как только они попадают в соответствующее окружение, от них начинают отходить длинные специализированные выросты, которые будут либо получать злектрические сигналы (денс)рггты), либо передавать их на клетки мишени (оксаны).
Изящная и продуманная ветвистая морфолопгя аксонов и дендритов позволяет нейронам образовывать крайне сложные сигнальные сети, одновременно взаимодействукгщие со множеством клеток и определяющие порой непредсказуемое поведение высших животных. Аксоны и дендриты (носящие общее название неврилгов) заполнены пучками микротрубочек, играющими ключевую роль в их структуре и функциях. В аксонах все микротрубочки ориентированы в одном направлении: их минус концы направлены в сторону тела клетки, а плюс-концы — в сторону терминалей (рис. )6.(04). Микротрубочки не обладают достаточной ллиной, чтобы продал жаться от тела клетки до терминали аксона; обычно их длина составляет всего несколько микрометров, но они образуют перекрывающиеся цепочки.
Такой набор упорядоченных микротрубочек служит для быстрого транспорта многих специфических белков. содержащих белки везикул и мРНК, в аксональные термннали, где в, связанная с динеином синвпс в ввэикупв, связанная с кинеэином ыи« микротрубочкв в) ФИБрОб))дат Рис. 16.104. Организация микротрубочек в фиброблвствх и нейронам. а) В фиброблзстзх микратрубочки откодят ат расположенной в центре клетки центросомы к периферии.
Везикулы, связанные с направленными к плюс-концам кинезинзми, движутся к краям клетки, з везикулы, связанные с направленными к минус-концам кинезинзми, — к центру. б) В нейронах микротрубочки организованы сложнее. В аксоне все микротрубочки обладают одинаковой полярнопъю: их плюс-концы направлены к терминали. Отдельные мнкротрубочки не продолжаются по всей длине аксона, вместо этого, перекрывающиеся сегменты параллельных микротрубочек создают пути для быстрого зксонэльнаго транспорта.
В дендритах полярность микротрубочек смешана, часть плюс-концов направлена к телу клетки, часть — к терминзли дендритз. 1610 Часть 1Ч. Внутренняя организация кпетки создаются и поддерживаются синапсы. Самый длинный аксон человеческого тела начинается в основании спинного мозга и заканчивается в ступне, имея в длину до метра. Митохондрии, большое число специфических белков и предшественников синаптических везикул путешествуют в прямом (антероградном) направлении. Они переносятся направленными к плюс-концу моторными белками семейства кинезинов, которые способны переместить их на метр за два или три дня. Это значительное улучшение по сравнению с диффузией, которой для перемещения митохондрии на такое расстояние понадобится несколько десятилетий.
Многие члены семейства кинезинов участвуют в антероградном аксональном транспорте. Большинство из них переносит вдоль микротрубочек определенный наГюр мембранных органелл. Огромное разнообразие моторных белков кинезинов, использующихся в аксональном транспорте, указывает на то, что они участвуют в направлении своего груза к определенным структурам вблизи терминали или на пути к ней, а также в движении груза. Старые компоненты терминали переносятся обратно в тело клетки для деградации и рециркуляцни ретроградным (обратным) аксональным транспортом.
Этот транспорт протекает вдоль тех же ориентированных микро- трубочек, но зависит от цитоплазматического динеина, направленного к минус- концам моторного белка. Ретроградный транспорт также играет ключевую роль в сигнализации в ядро о наличии факторов роста и выживания, регистрируемых терминалью аксона, и изменении экспрессии генов. Одна из форм человеческой периферической нейропатии, болезнь Шарко — Мари — Тута, вызвана точечной мутацией в определенном представителе семейства кинезинов, транспортирующем по аксону предшественников синаптических везикул.
Другие типы нейродегенеративных заболеваний, например болезнь Альцгеймера, также могут быть вызваны нарушением нейронного транспорта; как отмечено выше, белок-предшественник амилоидных бляшек АРР является частью белкового комплекса, служащего рецептором связывания кинезина-1 с другими аксональными транспортными везикулами. Структура аксона зависит от аксональных микротрубочек, а также двух других цитоскелетных систем — актиновых филаментов и промежуточных филаментов. Актиновые филаменты выстилают кортекс аксона под плазматической мембраной. Также в аксонах много актин-зависимых моторных белков, например миозина Ч, которые, по-видимому, способствуют переносу веществ.
Нейрофиламенты, специализированные промежуточные филаменты нервных клеток, обеспечивают основную структурную гюддержку аксона. Нарушение нейрофиламентов или сшивающих белков, присоединяющих их к распределенным по аксону микротрубочкам и акти- новым филаментам, может привести к дезорганизации аксона и его последующему разрушению. Создание сложной ветвистой структуры нейрона в процессе эмбрионального развития требует актин-зависимой подвижности. Как упомянуто ранее, кончики растущих аксонов и дендритов удлиняются посредством конуса роста — обогащенной актином специализированной подвижной структуры (рис. 16.105). Большинство конусов роста образует филоподии, а некоторые еще н ламеллоподии.
Выпячивание и стабилизация филоподий очень чувствительны к сигналам окружающей среды. Некоторые клетки секретируют растворимые белки, например петрин, привлекающие или отталкивающие конусы роста. Они регулируют структуру и подвижность цитоскелета конуса роста, изменяя соотношение между активностями йас и КЬо (612 Частв 1(г.
Внутренняя организация кпвпси тело на клетках-мишанях Рис. 16.166. Сложная архитектура нейрона позвоночных. Показан нейрон сетчатки обезьяны. Стрелки указывают на направление движения электрического сигнала вдоль аксона, Самые крупные нейроны человеческого тела достигают 1 м (1 миллиона мкм) в длину, начинаясь в основании спинного мозга и заканчиваясь в большом пальце ноги, и имеютдиаметр 15 мкм. (Адаптировано из В. В.
Воусоп, в гззауз оп Ше нелгоцз 5узтегп [Н. Веггаггз апб Е. б. Вгау, ебз.). Ох(огб, цк: Сгапбегоп Ргееи 1974.) зультате активности конуса роста. Таким обргьюм, именно конусы роста на концах аксонов и дендритов создают замысловатукх индивндуальнукг морфологикг зрелых нервных клеток (рис. 16.106). 11есмотря на то что нейроны центральной нервной системы живут долго, они не статичны.
Синапсы постоянно образуклся, усиливаются. ослабляются по мере того, как мозг учится, запоминает, забывает. Изображения высокого разрешения структуры нейронов мозга взрослых мышей показали, что морфология нейронов непрерывно претерпевает изменения по мере создания и разрушения синапсов (рис. 16.107). 1!о видимому, зти актин.зависимые перестройки играют ключевую роль в обучении и долговременной памяти. Таким образом, цитоскелет служит двигателем конструирования всей нервной системы и обеспечивает ее части усили вагощими, стабилизирукяцими и поддерживающими структурами.
В зукариотических клетках из высокоупорядоченных групп моторных белков, движущихся вдоль филаментов, образуется два типа специализирован ных структур. Актомиозиновая система саркомеров обеспечивает сокращение различных типов мьаиц, включая скелетные, гладкие и сердечную. Система динеин микротрубочки аксонемы обеспечивает биение ресничек и волнообразные колебания жгутиков. Движение клетки как целого и крупномасштабное придание формы и структурирование клеток требуют скоордпнированнои работы трех основных фи ламентных систеч и большого числа цитоскелетных дополнительных белков, вклкгчая моторные белки. Во время деления клеток функционирование микротрубочкового веретена деления требует пространственного и временного взан модействия динамических цитоскелетных филаментов, акпгивных моторных белков и разнообразных дополннтельных факторов.
Ползание клеток — распространенное поведение, играюи(ее важную роль в змбриональном развитии, 16.4. Цитоскелет и функционирование клетки 1613 а) 20 40 10 мкм время амин Рис. 18.107. Быстрые изменения структуры дендритов в мозге живой мыши. о) Изображение нейронов коры трансгенной мыши, экспрессирующей в клетках мозга небольшое количество зеленого флуоресцентного белка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
