Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 368
Текст из файла (страница 368)
Смежные плазматические мембраны (ориентированные перпендикулярно плоскости среза) скреплены параллельными рядами соединительных белков. Эти ряды, расстояние между которыми постоянно, видны как электронно-плотные полоски и формируют сенту. (Из й. В. 6))и!а, в книге: Се)! Сопкпип!сат!оп (а.р., Сох, егь), рр. 1-29. Метг уог)г: уувеу, 1974.) Возможно, что подобные белки являются частью основного механизма репарации и поддержания эпителия. Если эпителиальная клетка теряет контакты со своими соседями, запускается ее программа роста и деления, и тем самым возникают новые клетки, способныс восстановить непрерывность мнопжлеточного пласта.
На самом деле, очень многое указывает на то, что соединительные комплексы очень важны для передачи сигнала от клетки к клетке, и не только через П)вез!агйе, но и через другие компоненты этих структур, в том числе, как мы знаем, и кад!юрины. ') 9.2.3. Меэкнппточмый номтанты вз баэвпьмая вавмбрама упрвззпязот агзикапьмо-бвэвпьмой попярмость!о ипвток Большинство клеток животных тканей имеют выраженную поляризацию: либо их передний край отличается от заднего, либо верхняя часть — от нижней. В качестве примера можно привести, как мы говорили, почти любую эпителиальную клетку, нейроны с их дендритамн и аксонами, мигрирующие фибробласты н лейкоциты, у ко торых есть локомоторная передняя часть и тянущийся за ней задний край, н многие зародышевые клетки в момент подготовки к несимметричному делению, в результате которого дочерние клетки будут отличаться друг от друга. Существует основной на бор компонентов, необходимых для возникновения полярности клеток во всех этих случаях, и он един для всего животного царства, от червей до млекопитающих.
В случае эпителиальных клеток эти фундаментальные «генераторы полярности» должны сформировать отличающиеся друг от друга апикальный и базальный полюса, причем сделать это в правильной ориентации, в соответствии с окружением клетки. Основные события, происходящие при этом, хорошо описывают экспери менты с культурой клеток МВСК трис. )9.29, а). Эти клетки можно отделить друг от друга н культивировать в суснензии в коллагеновом геле. Одиночная изолированная клетка в таких условиях не обладает какой либо полярностью, однако если позволить этой клетке делиться, то она вскоре сформирует колонию ктеток в виде полого эпителиального пузырька, и полярность каждой клетки в нем станет хорошо заметной.
Пузырек окружается базальной мембраной, и все клетки ориентируются одинаково, причем их апикальные молекулы маркеры обращены внутрь. Очевидно, что клетки МОСК имекзт внутреннюю тенденцию поляризоваться, однако механизм кооперативен, и результат зависит от контактов с соседними иле!усами. ) 724: Чаетб:51(ТПЕтКИ В КОНтЕКств йх СОВОКуПНОтСТИ АПИК ЛЬНОВАЗАЛЬНАЯ АПИКАЛЬНО-БАВАЛЬНАЯ поллрность . Полл ность АПИКДЛЬНО-БАВДЛЬНАЯ ПОЛЯРНОСТЬ аппарат Гольдин,,~, актин ф у((зе 4з ламинин ядро плотное соединение в) гГрруппд НОРМАЛЬНЫХ б) .
ВАС в) НАС БЛОКИРОВАН КЛЕТКИ КЛЕТОК . БЛОКИРОВАН ПОМЕЩЕНЫ В МАТРИКС С ЭКВОГЕННЫМ ЛАМИНИНОМ Рис. 19.29. Согласованная поляризация группы зпителиальнык клеток в культуре и участие яас и ламинина в этом процессе. Клетки линии МОСК в суспензии, полученные из почечного эпителия собаки, помещены в коллагеновый матрикс, в котором могли пролиферировать, образуя небольшие изолированные колонии. Зти колонии схематично показаны здесь в разрезе. о) Клетки такой колонии в норме спонтанно образуют эпител пал ьный пузырек с полостью внутри.
С помощью охра ш иван ия на витин (при этом окрашиваются апикальные микроворсин к и), на белок 201 (белок плотного соединения), на аппарат Гольджи и на ламинин (компонент базальной мембраны) можно показать, что все клетки приобрели полярность, причем их апикальная поверхность обращена в полость, а базальные части соприкасаются с окружающим пузырек коллагеновым гелем. б) Функционирование яас невозможно, если экспрессируется доминантно-негативная форма белка. 3то приводит к тому, что клетки приобретают обратную полярность, не способны образовывать полый пузырек и почти не откладывают ламин ин на периферии колонии, как это делают нормальные клетки.
в) Если пузырек помещен в матрикс с большим содержанием экзогенного ламинина, то клетки приобретают практически нормальную полярность даже в том случае, когда яас не функционирует. (По Ь Е. О'Впеп ет а(., Нот. Сея вюь 3: 831-838, 2001. С разрешения издательства Масгпиап риывиегз (ь Е) Чтобы выяснить, как работает молекулярный механизм, лежащий в основе процесса, нужно прежде всего идентифицировать его компоненты. Болыпс всего сведений дали исследования, выполненные на черве С.
е(еуапз и дрозофилс. В слу чае червя скрининг мутаций, нарушающих процессы пространственной организации клеток зародыша, выявил ряд генов, ответственных за нормальную полярность клеток и асимметричное деление ссм. главу 22). Среди них имеется как мини мум шесть так называемых Раг Грагг(гзоптпу ггеГесг(тэе) генов. У исследованных видов животных эти гены и их гомологи (наряду с другими генами, открытыми в исследованиях на дрозофиле и позвоночных) играют фундаментальную роль не только в асимметричном делении клеток зародыша на ранних стадиях развития, но во многих других процессах, связанных с поляризацией клеток, включая по ляризацию эпителиальных клеток.
Например, ген Раг4 у С. е(еуапз гомологичен гену 1'.)гЫ млекопитающих и дрозофиле и кодирует серии треониновую киназу. В случае плодовой мушки мутации в этом гене нарушают полярность яйцеклетки и клспж эпителия. У человека такие мугации приводят к наследственному полнпозу кишечника (синдрому Пейгпца — Егерса), при котором клетки кишечного эпителия растут беспорядочно и имеется предрасположенность к некоторым редким видам рака. Если не давать человеческим клеткам эптггелия толстого кишечника в культуре вырабатывать 1 КВ1, они не приобретут нормальной полярности. С другой стороны, если такие клетки в культуре заставить вырабатывать слишком много ( КВ1, они становятся полярными даже будучи изолированы от других клеток и со всех сторон окружены однородной средой (рис.
19.30). Это говорит о том, что за нормальную полярность отвечают два взаимосвязанных механизма: благодаря одному из них клетка сама по себе стремится стать полярной, а второй механизм направляет ее ось полярности в соответствии с расположением соседних клеток и базальной мембраны. Второй механизм, вероятно, характерен именно для эпителия, а первый, возможно, более распространен и действует также и в других клетках, обладающих полярностью. Молекулы, которые, как известно, необходимы для установления полярности эпителиачьных клеток, можно классифицировать согласно этим двум механизмам. Как правило, основными в этом процессе являются три связанных с мембраной белка: РагЗ, Рагб и атипичная протеиикиназа С (аРКС).
РагЗ и Рагб представляют собой белки скэффолда, содержащие Р()2 домены, и они связываются друг с другом и с аРКС. Комплекс из этих трех компонентов также имеет сайты связывания раз личных молекул, включая малые ()Тргсзы Вас и С11с42. Последние имеют больпп>е значение. Так, например, если в группе клеток М()СК блокирована активность Вас, то клетки развиваются с обратной полярностью (см. рис. 19.29, б). Вас и Сс1с42 являются ключевыми регуляторами сборки актина, см, главу 1б; похоже, что благо даря им сборка комплекса РагЗ Рагб аРКС в некоторой области кортикального слоя клетки связана г поляризацией цитоскелета по направлению к этой области.
Процесс сборки, очевидно, кооперативен и характеризуется петлей положительной обратной е) НЕПОЛЯРНАЯ КЛЕТКА б) ПОЛЯРНАЯ КЛЕТКА микроворсинки с вктиновыми фипвмвнтвми сКВ1 активен 10 мкм сКВ1 невктивен Рис. 19.30. Поляризэция отдельной эпителиэльной клетки.
8 культивируемые клетки кишечного эпителия ввели рекомбинэнтную ДИК, кодирующую регуляторные компоненты, запускающие или блокирующие эктивность белка скв1 в зависимости от сопэвэ культурэльной среды. При низкой эктивнопи 1КВ1 клетки остаются неполярными; при его эктивэции кэждэя клетке, независимо от других, приобретает полярность. Полярность проявляется в распределении белков плотного соединения (201) и белков эдгезионных контактов (р120-кэтенинэ), эккумулирующихся нэ одной стороне клетки: они рэсполэгэются вокруг микроворсинок, снабженных эктиновыми филэментэми. При этом распределение белков полярно даже в том случае, если клетки изоли ровен ы друг от друга и между ними нет контэктов.
Такая эвтономнэя поляризация происходит даже при культивировании в суспензии, без всякого контакта с субстратом, который мог бы их ориентировать. (Из А. Е Вээз ег э(., Сед 116; 457-466, 2004. С разрешения издательства Е)зечгес) 177б Часть 5. Клетки в контексте их совокупности связи и передачей сигналов в пространстве, так что небольшая ггачатьиая группа этих компонентов способна стимулировать дальнейшее образоваэше комплексов в этой области и подавить их формирование в других местах. Положительная об ратная связь может действовать через белки Сг1с42 и Кас: высокая активность этих молекул в какой то точке, способствуя перестройке цитоскелета, может побуждать системы виутриклеточиого транспорта доставлять в эту точку еще больше Сг1с42 или Кас либо транспортировать туда их активаторы.
Подозревают, что именно так, по существу, работает механизм приобретсиия полярности в клетках почкующихся дрожжей, и возможно, что таким образом клетки, подобпьге мигрирующим фибро бластам, устанавливают различие между ведуэцим краем и остальной частью клетки. Скорее всего, в этом заключается суть механизма поляризации эукариотической клетки, по крайней мере в эволюционном смысле. Судя по всему, комплекс РагЗ Рагб аРКС, вместе с Сс)с42 и Кас, контролирует образование других белковых комплексов, связанных с внутренней поверхностью клеточной мембраны. В частности, в эпителиальиых кгетках ои заставляет комплекс Сгптгэз, скрепленный Р1)Х белками скэффолда Р1эсэ 1оз1 и Яагг1пэ1, локализоваться ближе к алексу клетки, а третий подобный комплекс, называемый 5сггЫг!е, оргаии зующим звеном в котором служат белки скэффолда Бсп)э1э!е и Пгзсэ 1агйс (тот самый, о котором мы уже говорили), оказывается локализованным ближе к базальиой части (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
