Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 363
Текст из файла (страница 363)
Нэ рисунках (а, б) представлены иммунофлуоресцентные микрофотографии развивающейся нервной трубки, окрашенной энтителэмн к (а) Е-кэдгерину и (б) Н-кэдгерину. е) При смене хэрэктерэ экспрессии генов различные группы клеток обособляются друг от друга согласно тому, какие кэдгерины они вырэбэтывэют. (Микрофотографии любезно предоставлены Коке) Нэцэ и Мэзэтоп тэкеюы,) 100 мкм "- -'Ь'=:~". клетки нервного т гребня нервная трубка эктодермв екм клетки, экспрессирующие Е-кедгерин еим клетки, экспрессирующие кедгерин бв с==э клетки, экспрессирующие М-квдгерин еээк клетки, экспрессирующие квдгерин 7 е) и агрегируют отдельно друг от друга, что свидетельствует о преимущественном связывании с кадгеринами своего типа (рис. 19.13, а).
Это имитирует события, которые происходят при смешивании клеток, выделенных из тканей с ргсзными типами кздгеринов. Подобная же сегрегация обнаружена при смешении Е клеток, с разной интенсивностью вырабатывающих один и тот же кадгерин (рис. 19. 13, 6). Поэтому вполне вероятно, что как качественные, так и количественные различия в экспрессии кздгеринов играют (юльшую роль в организации тканей.
19.1.6. ТууЫ регулирует эпителиальмо-мезенхимвльиые переходы Агрегация клеток при формировании эпителия представляет собой обратимый процесс. Дисперсные одиночные клетки (часто называемые лгезенхимальными клеткаэги), если они начинают вырабатывать молекулы адгезии, могут собираться вместе, образуя зпителий. И наоборот, эпителиальные клетки могут менять свой характер, распадаться и даже покидать родительский эпителий, становясь отдельны ми клетками. Подобные эпщпелиально мезе хичальные переходы играют важную роль в нормальном зародышевом развитии; происхождение нервного гребня — один из примеров (см.
рис. 19.11). Судя по всему, система управления, включающая в себя набор регуляторов экспрессии, таких как 5)цп, Япа)1 и Тык(, а также (на следующем этапе) Е кэдгерин, активно участвует в этих переходах: например, в некоторых тка нях двукрылых и позвоночных запуск экспрессии Тъ(91 превращает эпителизльные 1754-::::. ЧВСтЬ бл)(дбтКИ В КпйтЕКСТЕ ИХ ЕОВО)ГУПИ))СТИ клетки, вырабатывающие Рис. 19.13. Кадгерин-заеисимая группироека клеток. Клетки е культуре могут группироваться согласно типу еырабатыеаемого кадгерина и уровню его экспрессии. это можно продемонстрироеать, пометиа различные популяции клеток красителями разных цветов.
о) Клетки, зкспрессирующие Н-кадгерин, отделяются от клеток, аырабатыеающих Е-кадгерин. б) Клетки с большим уровнем экспрессии Е-кадге рина отделяются от клеток, вырабатывающих мало Е-кадге рина. Е-кадгерин ле)г б)))) ЧР ЯРВбра Ф )))б б(з Фг ГРУппиРОВкА Ф)Ф ФФ ВР гг)ЕФ мбйф г)~ Ф Ф Ф е)Г клетки, еырабатыеающие Н-кадгерин а) клетки с большим уровнем экспрессии Е-кадгерина ФФ ФЕФ ФФФФФ Ф ФФФ~ Ф ГРУППИРОВКА ФЧ9 Фф ~аФ®Ф~ са ФФФВ) Ф -. Ф клетки, вырабатывающие б) мапо Е-кадгерина клетки в мезенхимальные, а прекра щение его выработки оказывает про тивоположное действие.
Эпителиально мезенхимальные переходы также проявляются как патологические события во взрослой жизни, а именно при онкологических заболеваниях. Большинство форм рака возникает на основе эпителия, однако раковые клетки приобретают опасную способность распространяться — то есть становятся злокачественными, -- только когда отделяются от родного эпителия и внедряются в другие ткани.
Эксперименты с культивируемыми злокачественными клетками рака молочной железы показывают, что в результате блокировки экспрес сии Ттул они могут снова потерять свои злокачественные свойства. И наоборот, повысив уровень экспрессии Ттул, можно заставить нормальные эпителиальные клетки претерпеть эпителиально мезенхимальный переход и вести себя подобно злокачественным клеткам. Эффект Ттул основан (по крайней мере отчасти) на подавлении экспрессии кадгеринов, скрепляющих эпителиальные клетки.
Мише ныо, в частности, является Е кадгерин. Действительно, мутации, препятствующие выработке или функционированию Е кадгерина, зачастую обнаруживают в раковых клетках. Считают, что они способствуют превращению клеток в злокачественные (см. главу 20). 19.1.7. 'г(втеиимы снизеиввнзт нпвссичесиие ивдге)зииьз с Витимоньгьт ЦИТОСКВЛВТОГИ Внеклеточные домены кадгеринов участвуют в гомофильном связывании. Вну триклеточные домены типичных кадгеринов, включая все классические и некоторые неклассические, связываются с филаментами цитоскелета: актиновыми в случае адгезионных контактов и промежуточными в случае десмосом (см. рис.
19.3). Связь с цитоскелетом непрямая; в ней участвует группа вспомогательных внутриклеточных якорных белков, которые формируют кластер на конце кадгерина. Этот связующий комплекс, присоединяющий один из белков кадгеринового семейства к актиновым либо промежуточным филаментам, включает в себя несколько различных молекул (рис. 19И4). Его компоненты изменяются в зависимости от типа прикрепления; однако главную роль, как правило, играет )).катенин и. или его близкий родственник укатвнин (плакоглобин).
19л, кедгерины и меж)сг)еточные едгеэионные йонта(пьг ' 17бб Рис. 19.14. Прикрепление классических кадгеринов к актиновым филаментам. Кадгерины напрямую крепятся к актиновым филаментам с помощью (3-катенина и других якорных белков. а-катенин, винкулин и плакоглобин (белок, родственный (3-катенину, его также называют у-катенином), возможно, тоже присутствуют в этом комплексе либо принимают участие в его сборке. Детали этого процесса не ясны. Другой внутриклеточный белок, р12п-катенин, также связывается с цитоплазматическим доменом кадгерина и регулирует функцию последнего.
Как обсуждалось в главе 15, кадгерин выполняет, кроме того, очень важную сигнальную функцию (см. рис, 15.77). В адгезионных контактах также принима ет участие дальний родственник этих белков, р120 катенин, помогающий регулировать сборку целого комплекса. Если искусственно снизить вы работку р120 катенина, то кадгерипы быстро де градируют и межклеточная адгезия нарушается. Искусственное повышение уровня р120 катенина оказывает противоположное действие.
Возмож но, что клетки используют изменение уровня р120 катенина или его фосфорилированностн для регуляции прочности адгезии. В любом случае, связь с актином, судя по всему, очень важна для эффективного межклеточного соединения, поскольку классические кадгерины, у которых отсутствует цитоплазматический домен, не могут надежно скреплять клетки. 19Л.З.
Адгезионные контакты координируют ЗНТИН"ОПОСРЕДОВВННУЮ ПОДВИЖНОСТЬ СОСЕДНИХ КЛЕТОК Адгезионные контакты во многом определяют морфологию многоклеточных структур в теле животного. Выступая в роли посредника при связывании актиновых филамептов одной клетки с актиновыми филаментами ее соседей, они позволяют клеткам в ткани координировать движения своих актиновых цитоскелетов.
Адгезионные контакты могут принимать различные формы. Во многих неэпи. телиальных тканях они имеют вид небольших точек или полос, которые организуют непрямую связь между кортикальными актиновыми филаментами двух взаимодей ствуюших клеток. В сердечной мышце (см. главу 23) они прикрепляют актиновые пучки к сократительному аппарату и действуют параллельно с десмосомами, соеди няя сократительные клетки торец к торцу.
(Обращенные друг к другу поверхности мышечных клеток, на которых расположены эти соединения, при окрашивании отчетливо видны в световой микроскоп и имеют вид так называемых вставочных дисков. ) Но наиГюлее типичные примеры адгезионных соединений можно обнару жить в эпителии, где они часто формируют непрерывньй адгезиониьй пояс (или поясок сцепления) непосредственно под апикальной поверхностью эпителия. Поясок сцепления окружает каждую из взаимодействующих клеток пласта (рис. 19.15). Изнутри к адгезионному поясу каждой клетки подходит сократительный пучок 1У%- ЧаСтЬ3; Мдвуха1В бГЗИТЕКСоЕ ИХСОИОКгуииг)СТИ' .
актиновые фипаменты михроеорсинки ~"утр" ~'кроворсинкк ПРООВЕТ на апикапьной поверхности ШЕЧНИКА отный контакт ок вагиновых ипамвнтов атерапьные участки азматических мембран седних апитепиапьных еток Рис. 19.15. Ддгезионные контакты между зпителиальными клетками в тонном кишечнике. Эти клетки специализируются на поглощении питательных веществ; на их апикальной поверхности, обращенной в просвет кишки, находится множество микроворсинок1отростков, служащих для увеличения площади поглощающей поверхности). Адгезионные контакты формируют поясок сцепления, окружающий каждую из взаимодействующих клеток.
Для него характерно наличие актиновых филаментов, идущих вдоль поверхности мембраны в месте контакта. Пучки антиповых филаментов связаны с кадгеринами посредством внутриклеточных якорных белков. кадгерины пересекают плазматическую мембрану, а внеклеточные домены кадгеринов на соседних клетках гомофильно связываются. Таким образом, пучки антиповых филаментов соседних клеток оказываются соединенными друг с другом. актиновых филаментов, ориентированный параллельно плазматической мембра не и прикрепленный к ней при помощи кадгеринов и ассоциированных с ними внутрнклеточных якорных белков.
Таким образом, актиновые пучки с помощью кадгеринов и якорных белков связаны в обширную межклеточную сеть. Эта сеть может сокращаться, используя белки миозинового двигателя (см. главу 1б), обе спечивая подвижность, необходимую для важнейших гг1юцессов морфогенеза жи вотных — формирования трубок, везикул и других подобных структур из пласта эпителнальных клеток (рис. 19.16).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
