Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 369
Текст из файла (страница 369)
19.31). Вопрос о том, как различиые белковые комплексы взаимодействуют между собой и с другими компонентами клепки, только начинает проясняться, По что заставляет всю эту отлаженную систему правильно ориентироваться относительно своих соседей? В эпитслии комплекс РагЗ.Рагб аРКС собирается в области межклеточиых контактов: у позвоночных вблизи плотных соединений, у дрозофилы — вблизи адгезиоииых контактов, так как белки скзффолда, входящие в состав комплекса, связываются с хвостами определенных траисмембраииых белков мплекс СпвпЬз- комплекс ма-Рв~б-е вес Сасежвс" плекс ВспЬЫе- враг Гольджи бвзвльнвя мембрана зпигеливльнвя клетка Олхэорлггв эпигеливльнвя клетка позвоночного Рис.
19.31. Ресположенне грех связанных с мембреиой белковых комплексов, игрвющик глввную роль в определении полярности клеток эпителия. Слева схематично нарисована эпигелиэльнэя клетке дроэофилы, справа — позвоночного. Все три комплекса: Рэгз-рэгб-эРкс, СгыгпЬз и 5спЬЫе, крепятся к белкэм скэффолдэ, содержащим РОЯ-доменьс Распределение комплексов в клетках рээличных типов несколько отличается. 192; ПптгттНЫЕ КОНтантй И ОрГаНйЗацИя аПИТЕЛИя 1222' адгезии. Тем временем цитоскелет, под влиянием Кас или сходных с ним белков, начаживает доставку компонентов базальной мембраны на друпзй конец клетки. Эти молекулы внеклеточного матрикса затем снова воздействугот на клетку, придавая ближайшему к ним участку клетки свойства базальной области (см.
рис. 19.29, в). Таким образом, полярность клетки сопряжена с ее ориентацией в эпителиальном пласте и с ее расположением относительно базальной мембраны, 19.2.4. Отдельная сигнальная система кон~ролируе~ плоскостную пОлярнОсть клетОк Апикально базальная полярность -- универсальная характерисптка элите лия, однако клетки некоторых эпителиев обладают дополнительной полярностью, ось которой перпендикулярна обычной оси полярности, как если бы на клетках нарисована стрелка, направленная в определенную сторону в плоскости элите лиального слоя. Полярность такого типа называется плоскостной полярностью клеток (рнс. 19.32, а и б). )(а крыле плодовой мушки, к примеру, каждая эпи телиальная клетка имеет на своей поверхности слегка несимметричный отросток, называемый волоском крыла, и все волоски направлены на вершину крыла.
Ана логично во внутреннем ухе позвоночных каждая волосковая клетка механосенсор имеет асимметричный пучок стереоцилий (палочковндные выросты, содержащие актин), растущих из ее апикальной поверхности: изгиб пучка в одном направле нии вызывает открытие каналов, приводя к электрической стимуляции клетки, изгиб в противоположном направлении оказывает противоположное действие. Чтобы слуховой анализатор работал правильно, волосковые клетки должны быть эпидврмальные клетки чувствительные волоски эпидврмальныв клетки чувствительные волоски крыла мушки внутреннего уха мыши а) г) ДИКИЙ ТИП . ' МУТАНТ ПО ГЕНУ Р(алклдо Рис. 19.32. Плоскостная полярность клеток.
о) Волоски на крыле мушки. У каждой клетки эпителия крыла на апикальной поверхности имеется такой заостренный отросток, или «волосок», причем все волоски направлены одинаково, к вершине крыла. Это отражает плоскостную полярность каждой клетки. б) Чувствительные волосковые клетки тоже полярны в плоскости. Это проявляется в согласованной ориентации их стереоцилий (отростков, снабженных актиновыми филаментами). Адекватное восприятие звука невозможно, если волосковые клетки ориентированы неправильно, в) Мутация в гене Е!апкпво плодовой мушки, кодирующем неклассический кадгерин, нарушает ориентацию волосков крыла.
г) У мышей мутация гена, копирующего белок-гомолог Е)апт(пво, приводит к беспорядочной ориентации волосковых клеток внутреннего уха; такие мыши не слышат. (а и в — из !. свае ет а!., Реке(орглепг 12б: 5421-5429, 1999. С разрешения Тье Соглрапу о(Вю(оВ)зь; б и г — из 1 А. Сотби ет а!., Согг Вю!. 13: 1129-1133, 2003. С разрешения издательства Еаеу)ег.) 1778 Часть 5. Клетки в контексте их совокупности правильно ориентированы. Плоскостная полярность клеток важна также, например, в дыхательных путях, где биение каждой реснички должно гнать мокроту из легких наружу, а не наоборот. В результате скрининга мутантов дрозофилы с беспорядочно расположенными крыльевыми волосками идентифицировали группу генов, отвечающих за плоскостную поляризацию у плодовой мушки.
Некоторые из них, такие, как например, Ег1гг1ес1 и ОЬ)сегсеПес1, кодируют белки, которые, как оказалось, участвуют в сигнальном Жп1-пути (см. главу 15). Два других гена, г1атспдо (см. рис. 19.31, в) и Вас)сзоиз, кодируют белки из суперсемейства кадгеринов. Функцию остальных генов не так просто определить, однако очевидно, что они участвуют в механизмах установления плоскостной полярности. Белки, кодируемые этими генами, собираются в комплексы вблизи межклеточных контактов, так что поляризующее влияние может распространяться от клетки к клетке.
Та же, по существу, система белков управляет возникновением плоскостной полярности у позвоночных. Например, у мышей, мутантных по гомологу Р)апппйо, волосковые клетки во внутреннем ухе ориентированы неправильно (помимо прочих нарушений), и поэтому такие мыши не слышат (см. рис. 19.32, г). Заключение Запирающие соединения: плотные контакты у позвоночньп, септированные контакты у насекомых и моллюсков, перекрывают пространство между клетками эпителия и не дают молекулам переходить с одной стороны пласта клеток на другую. Они также препятствуют перемещению белков в мембране, тем самым помогая поддерживать различие между популяциями белков в апикальной и базолатеральной частях мембраны зпителиальной клетки.
Основные трансмембранные белки, формирующие запирающие соединения, носят название клаудинов; различные предппавители этого семейства вырабатываются в разных тканях, обеспечивая различные свойства проницаемости разнообразньп эпителиальных пластов. Внутриклеточные белки скэффолда связываются с трансмембранными компонентами в области запирающих соединений и обеспечивают координаиию этих структур с кадгериновыми прикрепительными контактами, образуя таким образом соединительные комплексы.
Эти белки скэффолда имеют как минимум еще две важные функции. Они играют роль в управлении пролиферацией эпителиальных клеток, а также, совместно с другими регуллторными молекулами, например Рас и Сасс42, управляют полярногтып клеток. Эпителиальные клетки имеют внутреннюю тенденцию становиться полярными в апикально-базальном направлении. В определении ориентации оси полярности по отношению к сслеткамсоседям в эпителиальном пласте участвуют белковые комплексы, включающие белки скэффолда, собирающиеся в области межклеточных контактов. Кроме того, на ориентацию оси оказывает влияние поляризация цитоскелета, управляемая парой Расс'Сс1с42, а также базальная мембрана. Клетки некоторьсх эпителиальных тканей дополнительно поляризованы в плоскости эпителия, в направлении перпендикулярном апикально-базальной оси.
Отдельная группа консервативных белков, действуюсцих сходным образом у позвоночньп и у насекомьсх, управляет возникновением этого вида полярности по плохо изученному сигнальному механизму, который также связан с межклеточными контактами. 19.3. Пути перехода веществ из клетки в клетку 1779 19.3. Пути перехода веществ из клетки в клетку: щелевые контакты и плазмодесмы Плотные контакты не дают веществам проходить между клетками эпителия, предотвращая проникновение внеклеточных молекул с одной стороны на другую.
Другой тип соединительных структур несет противоположную функцию: это своеобразные «мостики» через межклеточные пространства, по которым вещества могут переходить из клетки в клетку. Эти мостики у животных (щелевые контакты) и у растений (плазмодес,чы) устроены совершенно по-разному. Однако в обоих случаях функции схожи; такие контакты позволяют соседним клеткам обмениваться небольшими молекулами, но не макромолекулами (в случае плазмодесм есть несколько исключений). Значение такого сопряжения клеток, по большому счету, только начинает проясняться. 19.3.1.
Щелевые контакты обеспечивают электрическое и метаболическое сопряжение клеток Щелевые контакты присутствуют в большинстве тканей животных, включая, наряду с эпителиями, соединительные ткани, и позволяют клеткам сообщаться друг с другом. На микрофотографиях щелевого контакта можно различить две мембраны, разделенные зазором постоянной ширины в 2 — 4 нм. Этот зазор пронизывают каналообразуюшие белки, принадлежащие к двум разным семействам, а именно коннексины и иннексины. Несмотря на различие аминокислотных последовательностей, белки этих семейств имеют сходную форму и выполняют одинаковую функцию. У позвоночных известны белки обоих семейств, однако семейство коннексинов обширнее и у человека включает 21 белок.
У дрозофилы и С. е(едапз присутствуют только иннексины, у плодовой мушки это семейство объединяет 15 белков, а в случае червя — 25. Каналы, сформированные белками щелевого контакта, позволяют неорганическим ионам и дру~им водорастворимым молекулам проходить из цитоплазмы одной клетки в цитоплазму другой, тем самым обеспечивая как электрическое, так и метаболическое сопряжение клетки.
Так, если ввести в одну клетку подходящий краситель, он беспрепятственно переходит в соседнюю клетку, не выходя в межклеточное пространство. Аналогично, электрический ток, приложенный к одной клетке, незамедлительно вызывает электрическое возмущение в соседней клетке благодаря току заряженных частиц — ионов — через щелевые контакты. Если ввести микроэлектроды в обе клетки, можно без труда наблюдать этот эффект и даже измерить некоторые свойства щелевых контактов, например, электрическое сопротивление, а также зависимость величины сопряжения от различных факторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
