معلومة

3.9.1: الالتقام الخلوي - علم الأحياء

3.9.1: الالتقام الخلوي - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • وصف الالتقام الخلوي ، بما في ذلك البلعمة ، والتضخم ، والتطعيم بوساطة المستقبلات.

الالتقام الخلوي هو نوع من النقل النشط الذي ينقل الجزيئات ، مثل الجزيئات الكبيرة ، وأجزاء من الخلايا ، وحتى الخلايا الكاملة ، إلى داخل الخلية. هناك اختلافات مختلفة في الالتقام الخلوي ، ولكن جميعها تشترك في خاصية مشتركة: غشاء البلازما للخلية ينفصل ، ويشكل جيبًا حول الجسيم المستهدف. ينقبض الجيب ، مما يؤدي إلى احتواء الجسيم في حويصلة خلوية حديثة التكوين مكونة من غشاء البلازما.

البلعمة

البلعمة (حالة "أكل الخلية") هي العملية التي يتم من خلالها امتصاص الجزيئات الكبيرة ، مثل الخلايا أو الجزيئات الكبيرة نسبيًا ، بواسطة الخلية. على سبيل المثال ، عندما تغزو الكائنات الحية الدقيقة جسم الإنسان ، فإن نوعًا من خلايا الدم البيضاء يسمى العدلة سوف يزيل الغزاة من خلال هذه العملية ، ويحيط ويبتلع الكائن الدقيق ، الذي يتم تدميره بعد ذلك بواسطة العدلات.

استعدادًا للبلعمة ، يصبح جزء من السطح المواجه للداخل من غشاء البلازما مغطى ببروتين يسمى كلاثرين ، والذي يعمل على استقرار هذا الجزء من الغشاء. ثم يمتد الجزء المطلي من الغشاء من جسم الخلية ويحيط بالجسيم ، وفي النهاية يحيطه. بمجرد وضع الحويصلة المحتوية على الجسيم داخل الخلية ، ينفصل الكلاذرين عن الغشاء وتندمج الحويصلة مع الجسيم الجسيمي لتكسير المادة في الحيز المشكل حديثًا (الجسيم الداخلي). عندما يتم استخراج العناصر الغذائية التي يمكن الوصول إليها من تحلل المحتويات الحويصلية ، يندمج الجسيم الداخلي حديث التكوين مع غشاء البلازما ويطلق محتوياته في السائل خارج الخلية. يصبح الغشاء الداخلي مرة أخرى جزءًا من غشاء البلازما.

كثرة الخلايا

ويسمى أحد أشكال الالتقام الخلوي كثرة الخلايا. هذا يعني حرفيًا "شرب الخلية" وتم تسميته في وقت كان الافتراض فيه أن الخلية تتعمد تناول السائل خارج الخلية. في الواقع ، هذه عملية تأخذ جزيئات ، بما في ذلك الماء ، والتي تحتاجها الخلية من السائل خارج الخلية. ينتج عن كثرة البينات حويصلة أصغر بكثير من البلعمة ، ولا تحتاج الحويصلة إلى الاندماج مع الجسيم الحال.

إن كثرة البطاطس ، وهي أحد أنواع كثرة الخلايا ، هي عملية تستخدم بروتين طلاء ، يسمى كافولين ، على الجانب السيتوبلازمي من غشاء البلازما ، والذي يؤدي وظيفة مماثلة للكلاثرين. تحتوي التجاويف الموجودة في غشاء البلازما التي تشكل الفجوات على مستقبلات غشائية وطوافات دهنية بالإضافة إلى الكافولين. تكون الفجوات أو الحويصلات المتكونة في الكهوف (المفرد الكهف) أصغر من تلك الموجودة في كثرة الخلايا. تُستخدم كثرة البوتات لإحضار جزيئات صغيرة إلى الخلية ونقل هذه الجزيئات عبر الخلية لإطلاقها على الجانب الآخر من الخلية ، وهي عملية تسمى التحويل الخلوي.

بوساطة مستقبلات الإلتقام

يستخدم التباين المستهدف في الالتقام الخلوي ، والمعروف باسم الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات ، بروتينات المستقبلات في غشاء البلازما التي لها صلة ارتباط محددة بمواد معينة. في الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات ، كما هو الحال في البلعمة ، يرتبط الكلاثرين بالجانب السيتوبلازمي من غشاء البلازما. إذا كان امتصاص المركب يعتمد على الالتقام الخلوي بوساطة مستقبلات وكانت العملية غير فعالة ، فلن تتم إزالة المادة من سوائل الأنسجة أو الدم. وبدلاً من ذلك ، ستبقى في تلك السوائل وتزيد من تركيزها. تحدث بعض الأمراض التي تصيب الإنسان بسبب فشل الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات. على سبيل المثال ، يُزال شكل الكوليسترول الذي يُطلق عليه اسم البروتين الدهني منخفض الكثافة أو LDL (يُشار إليه أيضًا باسم الكوليسترول "الضار") من الدم عن طريق الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات. في مرض فرط كوليسترول الدم العائلي من الأمراض الوراثية البشرية ، تكون مستقبلات LDL معيبة أو مفقودة تمامًا. الأشخاص الذين يعانون من هذه الحالة لديهم مستويات مهددة للحياة من الكوليسترول في دمائهم ، لأن خلاياهم لا تستطيع إزالة جزيئات LDL من دمائهم.

على الرغم من أن الالتقام الخلوي بوساطة المستقبل مصمم لإحضار مواد معينة توجد عادةً في السائل خارج الخلية إلى الخلية ، فقد تدخل مواد أخرى إلى الخلية في نفس الموقع. تحتوي فيروسات الإنفلونزا ، والدفتيريا ، وتوكسين الكوليرا على مواقع تتفاعل بشكل تبادلي مع مواقع الارتباط الطبيعية بالمستقبلات وتكتسب الدخول إلى الخلايا.

النقاط الرئيسية

  • يتكون الالتقام الخلوي من البلعمة ، والتضخم ، والبطانة بوساطة المستقبلات.
  • يأخذ الالتقام الخلوي الجزيئات إلى الخلية التي تكون أكبر من أن تعبر غشاء الخلية بشكل سلبي.
  • البلعمة هي امتصاص جزيئات الطعام الكبيرة ، في حين أن كثرة الخلايا الصنوبرية تأخذ جزيئات سائلة.
  • يستخدم الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات بروتينات مستقبلات خاصة للمساعدة في حمل الجزيئات الكبيرة عبر غشاء الخلية.

الشروط الاساسية

  • جسيم داخلي: فجوة داخلية يتم من خلالها تمرير الجزيئات التي تم استيعابها أثناء الالتقام الخلوي في طريقها إلى الجسيمات الحالة.
  • العدلة: خلية وخاصة خلايا الدم البيضاء التي تلتهم الغزاة الأجانب في الدم.

الإلتقام والإفراز الخلوي

تسمى حركة الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات أو السكريات داخل الخلية أو خارجها نقل ضخم. هناك نوعان من النقل السائب ، طرد خلوي و الالتقام، وكلاهما يتطلب إنفاق الطاقة (ATP).

في طرد خلوي، المواد تصدير خارج الخلية عن طريق حويصلات إفرازية. في هذه العملية ، يقوم مجمع جولجي بتعبئة الجزيئات الكبيرة في حويصلات النقل التي تنتقل إلى غشاء البلازما وتندمج معه. يؤدي هذا الاندماج إلى تسرب محتويات الحويصلة خارج الخلية. يعتبر خروج الخلايا مهمًا في طرد النفايات من الخلية وفي إفراز المنتجات الخلوية مثل الإنزيمات الهاضمة أو الهرمونات.

الالتقام، من ناحية أخرى ، هي العملية التي تتحرك بها المواد إلى الخلية. هناك ثلاثة أنواع من الالتقام الخلوي: البلعمة, كثرة الكريات، و بوساطة مستقبلات الإلتقام. في البلعمة أو "الأكل الخلوي" ، يحيط غشاء البلازما للخلية بجزيء ضخم أو حتى بكامله زنزانة من البيئة خارج الخلية والبراعم لتشكيل فجوة الطعام أو بلعم. ثم يندمج الجسيم المشكل حديثًا مع الليزوزوم الذي تهضم إنزيماته المائي "الطعام" بداخله.

في كثرة الكريات أو "الشرب الخلوي" ، تبتلع الخلية قطرات من السائل عن طريق الضغط وتشكيل حويصلات أصغر من البلعمة المتكونة في البلعمة. مثل البلعمة ، فإن كثرة الخلايا هي عملية غير محددة تأخذ فيها الخلية كل المواد المذابة التي تذوب في السائل الذي تغلفه.

على عكس البلعمة والكريات ، بوساطة مستقبلات الإلتقام هي عملية انتقائية للغاية لاستيراد المواد إلى الخلية. يتم التوسط في هذه الخصوصية بروتينات المستقبل يقع على مناطق منخفضة من غشاء الخلية يسمى حفر المغلفة. يتم تغطية السطح العصاري الخلوي للحفر المطلية بروتينات المعطف. في حالة الالتقام الخلوي بوساطة مستقبلات ، لن تأخذ الخلية جزيء خارج الخلية إلا إذا ارتبط ببروتين المستقبل المحدد على سطح الخلية. وبمجرد ربطها ، فإن الحفرة المطلية التي يوجد عليها بروتين المستقبل المرتبط يغزو، أو القرصات ، لتشكيل حويصلة مغلفة. على غرار العملية الهضمية في البلعمة غير النوعية ، تندمج هذه الحويصلة المغلفة مع الجسيمات الحالة لهضم المادة المبتلعة وإطلاقها في العصارة الخلوية. تستخدم خلايا الثدييات عملية الالتقام الخلوي بوساطة مستقبلات لنقل الكوليسترول إلى الخلايا. يوجد الكوليسترول في الدم عادة في مجمعات البروتين الدهني التي تسمى البروتينات الدهنية منخفضة الكثافة (LDLs). يرتبط LDLs ببروتينات مستقبلات معينة على سطح الخلية ، مما يؤدي إلى امتصاصها عن طريق الالتقام الخلوي بوساطة المستقبلات.


خيارات الوصول

احصل على الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


شبكة الاتجار داخل الخلايا والالتهام الذاتي للجسيمات النانوية PHBHHx وآثارها على توصيل الدواء

3-هيدروكسي بوتيرات- co-3-hydroxyhexanoate (PHBHHx) ، الذي يتم إنشاؤه بشكل طبيعي بواسطة polyhydroxyalkanoates القابل للتحلل الحيوي الذي تصنعه البكتيريا ، مادة جذابة لتوصيل الأدوية نظرًا لخصائصها الفيزيائية التي يمكن التحكم فيها ، وعدم السمية ، والملاءمة البيئية ، والخصائص القابلة للتحلل ، والتوافق الحيوي الجيد . ومع ذلك ، نادرًا ما تم التحقيق في مسارات شبكة التهريب داخل الخلايا ، وخاصة آلية الالتهام الذاتي للجسيمات النانوية PHBHHx (NPs). في هذه الورقة ، قمنا بإعداد NPs بنجاح باستخدام طريقة إزاحة المذيبات وفحصنا مسارات الالتهام الذاتي وآليات الاتجار داخل الخلايا الأخرى القائمة على NPs بمساعدة بروتينات Rab. لقد وجدنا أن NPs تم استيعابها في الخلايا بشكل رئيسي عن طريق الالتقام الخلوي الكلاذرين والتبطين الكافولين. إلى جانب المسارات الكلاسيكية ، اكتشفنا مسارين جديدين: مسار الجسيم الداخلي المبكر (EEs) - كثرة الكريات الصغرى - مسار الجسيمات الحالة ومسار EEs-liposome-lysosome. تم تسليم NPs إلى الخلايا من خلال حويصلات إعادة تدوير الالتقام الخلوي وحويصلات طرد الخلايا GLUT4. على غرار الجسيمات النانوية الأخرى ، تسببت NPs أيضًا في الالتهام الذاتي داخل الخلايا ثم تدهورت عبر مسارات الجسيم الداخلي. تم استخدام 3-MA و CQ كمثبطات الالتهام الذاتي لتجنب تدهور NPs من خلال الجسيمات الحالة عن طريق منع مسارات الجسيم الداخلي. انخفضت أحجام وأوزان الورم بشكل كبير عندما تم استخدام مثبطات الالتهام الذاتي والأدوية الكيميائية المعبأة في NPs بشكل تعاوني.

بيان تضارب المصالح

يعلن الكتاب لا تضارب المصالح.

الأرقام

توصيف SEM لـ PHBHHx NPs ...

توصيف SEM لـ PHBHHx NPs ( أ ) توزيع حجم DLS لـ PHBHHx ...

صور متحد البؤر لمسارات الالتقام ...

صور متحد البؤر لمسارات الالتقام. في خلايا MCF-7 ، تدخل NPs الخلايا ...

صور الفحص المجهري متحد البؤر للالتقام الخلوي ...

صور مجهرية متحد البؤر لمسارات الالتقام الخلوي. ( أ ) تم نقل خلايا MCF-7 ...

دراسات الفحص المجهري متحد البؤر الالتهام الذاتي المستحث ...

دراسات الفحص المجهري متحد البؤر الالتهام الذاتي الناجم عن NPs. (أ) تمت زراعة خلايا EGFP-LC3 باستخدام ...

صور مجهرية متحد البؤر لتثبيط ...

صور مجهرية متحد البؤر لتثبيط الالتهام الذاتي في NPs. ( أ , ب )…

زاد مثبط الالتهام الذاتي CQ من ...

زاد مثبط الالتهام الذاتي CQ من تأثير قمع الورم للأدوية عن طريق تثبيط الالتهام الذاتي ...


الجزء 4: تجميع الأكتين في الخميرة الناشئة

00: 00: 07.21 مرحبًا.
00: 00: 08.21 أنا ديفيد دروبين ، أنا أستاذ ورئيس مشارك في جامعة كاليفورنيا ، بيركلي.
00: 00: 13.17 وفي هذا الجزء الرابع أود أن أخبركم عن دراساتنا حول تجميع الأكتين
00: 00: 18.05 في الخميرة في مهدها.
00: 00: 19.28 ركزت هذه الدراسات على عمليات التجميع والتفكيك التي تحدث
00: 00: 25.14 في بقع الأكتين القشرية هذه ، وهي مواقع للتطعيم الخلوي بوساطة الكلاذرين.
00: 00: 33.17 هذا ، مرة أخرى ، ملخص لمسار الالتقام هذا في الخميرة الناشئة.
00: 00: 39.14 وخطوة الاستيعاب ، انغماس الغشاء وتشكيل حويصلة ،
00: 00: 45.06 مدفوعة بتجميع الأكتين و. والذي يتبعه مباشرة تفكيك الأكتين.
00: 00: 51.18 لذلك ، يتجمع الأكتين في وقت متوقع جدًا في هذا المسار ، لمدة ثماني ثوانٍ تقريبًا.
00: 00: 56.20 وبعد ذلك يبدأ في التفكيك لمدة الثماني ثوان القادمة.
00: 01: 01.04 نظرًا لأن هذا يحدث بطريقة يمكن التنبؤ بها ، وجدنا أن هذه عملية جيدة جدًا
00: 01: 06.28 لتوضيح الآليات التي تشارك في تنظيم التجميع
00: 01: 13.10 وتفكيك خيوط الأكتين.
00: 01: 16.00 ويصادف أن يكون هذا مسار تجميع أكتين بوساطة Arp2 / 3.
00: 01: 21.04 الآن ، أجرى عدد من المعامل دراسات كيميائية حيوية جميلة على Arp2 / 3 بوساطة
00: 01: 27.17 مسار تجميع الأكتين ، بما في ذلك معامل بولارد وكارلير ، وغيرهما.
00: 01: 34.11 وقد رسم هذا الرسم التخطيطي بواسطة Dyche Mullins في مختبر بولارد. عندما كان في معمل بولارد.
00: 01: 40.16 وهي تلخص بشكل جميل نوع الأحداث الرئيسية في هذه العملية التي بواسطتها
00: 01: 46.25 تتكون النواة المركبة Arp2 / 3 من مجموعة خيوط الأكتين ، ثم تتقادم الخيوط بمرور الوقت
00: 01: 55.15 ويتم تفكيكها ، يتم توجها أثناء نموها ، وهو أمر مهم لتكوين القوة ،
00: 02: 03.04 عن طريق وضع حد للبروتين ، ثم يتم إعادة تدويرها مرة أخرى. لجولات جديدة من تجميع الأكتين
00: 02: 10.28 بجوار مجمع Arp2 / 3.
00: 02: 12.28 وهكذا أعادت دراسات معمل كارلييه تشكيل حركة الليستيريا ، التي تحدثت عنها
00: 02: 22.06 في مقطعي الأول ، أظهر أن هناك بعض الخطوات الأساسية الأساسية هنا.
00: 02: 29.06 أحد هؤلاء هو تفكيك الهيكل الخلوي للأكتين ، والذي يتوسط فيه cofilin
00: 02: 34.09 أو أحيانًا. والذي يسمى أحيانًا عامل إزالة استقطاب الأكتين أو ADF.
00: 02: 39.09 يوجد غطاء للخيوط.
00: 02: 41.01 يجب أن تظل الخيوط قصيرة وإلا لن تتمكن من مقاومة قوى الانضغاط
00: 02: 45.13 غشاء البلازما.
00: 02: 47.01 ثم بالطبع هناك تنوي لهذه الشبكة بواسطة مجمع Arp2 / 3.
00: 02: 51.13 وكانت هذه جميع الخطوات التي تم تحديدها على أنها ضرورية في إعادة تشكيل حركة الليستيريا.
00: 02: 58.16 هناك أيضًا خطوات مهمة عندما يحدث طفرات في الكائنات الجينية ،
00: 03: 03.11 على سبيل المثال.
00: 03: 05.00 وهذه هي الخطوات التي ، إلى حد كبير ،. لقد ركز مختبري على دراسة الأكتين
00: 03: 11.25 التجميع والتفكيك.
00: 03: 12.25 لذا ، أود أن أبدأ ، أولاً ، بالحديث عن عملية التفكيك.
00: 03: 17.07 تذكر أن الأكتين يتجمع مثل أكتين ATP.
00: 03: 20.09 مع تقدم الخيوط ، تصبح ، في النهاية ، ADP-actin.
00: 03: 23.20 وبعد ذلك تصبح ركائز للتفتيت أو التقطيع بواسطة بروتين الكوفيلين.
00: 03: 31.00 لذا ، منذ فترة طويلة ، آن مون ، كطالبة دراسات عليا في مختبري ، مع بول جانمي ،
00: 03: 37.10 عندما كان في إجازة في بيركلي ، قام بتجزئة مستخلصات الخميرة وبحث عن الأنشطة
00: 03: 43.06 التي أثرت على لزوجة محاليل الأكتين ، ونقوا خميرة الكوفيلين.
00: 03: 49.20 انضمت Pekka Lappalainen إلى المختبر كزميل ما بعد الدكتوراه ، وأحدثت طفرات في cofilin ،
00: 03: 54.15 وتمكنت من إثبات أن cofilin في الخلية الحية ضروري لدوران
00: 04: 00.11 الهيكل الخلوي أكتين.
00: 04: 02.11 وأخيرًا ، تعاونا مع مختبر Amberg ، عندما كان آفي رودال طالب دراسات عليا في المختبر ،
00: 04: 06.26 وأظهرت أن بروتينًا يسمى Aip يتفاعل مع الكوفيلين لتفكيكه
00: 04: 12.28 خيوط أكتين.
00: 04: 14.18 لذلك ، عندما انضم Voytek Okreglak إلى المختبر كطالب دراسات عليا ، أراد الدراسة
00: 04: 20.18 وظيفة cofilin في سياق مسار الالتقام بوساطة الأكتين هذا في الخميرة الناشئة.
00: 04: 26.27 وهكذا كان قادرًا على تمييز الكوفيلين بالبروتين الفلوري الأخضر ، وهو نوع رائع
00: 04: 31.27 لأن الكوفيلين يحتوي فقط على بروتين 14 كيلو د.
00: 04: 35.18 لكنه وجد حلقة داخلية حيث يمكنه إجراء تكامل GFP ، وصنع cofilin وظيفي.
00: 04: 43.12 وهكذا كان قادرًا على إلقاء نظرة على ديناميكيات الكوفيلين في خلايا الخميرة الحية.
00: 04: 46.10 وهكذا ، هذا مونتاج لموقع الالتقام في هذه الخلايا ، والذي تم تمييزه
00: 04: 54.06 لذا فهم يعبرون عن علامة أكتين باللون الأحمر وكوفيلين باللون الأخضر.
00: 04: 59.03 وما يمكنك رؤيته هو أن الأكتين يبدأ في التجمع في موقع الالتقام ، وبعد ذلك ،
00: 05: 03.10 بتأخير حوالي ثلاث ثوان ونصف ، يتم تجنيد cofilin لهذا الموقع.
00: 05: 08.02 وهذا يتوافق مع ارتباط الكوفيلين بـ ADP-actin وليس ATP actin.
00: 05: 14.14 يمكنك أيضًا رؤية ذلك بشكل كبير جدًا في هذا الكيموجراف الموجود على سطح الخلية ،
00: 05: 18.20 حيث نرى الأكتين يتجمع في نهاية مسار الالتقام حيث يكون.
00: 05: 22.13 يبدأ بالتجمع على السطح ثم ينتقل من السطح إلى الداخل
00: 05: 28.04 الخلية.
00: 05: 29.04 وينضم الكوفيلين إلى الأكتين فقط بعد أن يبدأ الأكتين والحويصلة في الاستيعاب
00: 05: 34.18 في الخلية.
00: 05: 36.28 وفي دراسات فويتك ، كان قادرًا على تقديم دليل جيد على أن الكوفيلين موجود بالفعل
00: 05: 42.12 ينجذب إلى أكتين ADP وليس أكتين ATP.
00: 05: 46.27 حسنًا ، بعد ذلك أراد أن يأخذ نظرة أعمق في كيفية عمل الكوفيلين.
00: 05: 55.15 في تفكيك وتجميع الأكتين.
00: 05: 57.04 واستغل الملاحظة التي أدلى بها ماركو كاكسونن قبل بضع سنوات ،
00: 06: 02.09 مع Yidi Sun في المختبر ، وهو عندما ننظر في طفرة بروتين
00: 06: 08.06 يسمى Sla2 الذي يرتبط بالأكتين والكالاثرين ، نجد أن ذيول الأكتين ترتبط بثبات
00: 06: 15.13 مع مواقع الالتقام.
00: 06: 16.15 إذن ، هذا هو سطح خلية الخميرة ، وهناك مجموعة من ذيول الأكتين كلها
00: 06: 22.06 مصطف على سطح واحد.
00: 06: 23.14 وهذا. هذا في الواقع يصنع شبكة من الأكتين تشبه من نواح كثيرة اللاميليبيديوم
00: 06: 29.05 لخلية من الثدييات ، لأن ماركو يمكن أن يأخذ ليزرًا ويبيض خطًا على سطح
00: 06: 35.16 خلية الخميرة ، وعندما فعل ذلك ، هنا ، يتدفق الخط من السطح إلى
00: 06: 41.21 الجزء الداخلي للخلية ، تمامًا كما ترى في خلية الثدييات في lamellipodium.
00: 06: 48.03 وهكذا يمكنه قياس المعدل ، وكان التدفق حوالي 45 نانومتر في الثانية.
00: 06: 53.06 لذلك ، أراد Voytek استخدام هذه الشبكات كنظام لدراسة وظيفة cofilin.
00: 06: 58.22 ولذا فقد وضع طفرات cofilin في هذه الخلفية التي تجعل شبكات الأكتين هذه.
00: 07: 05.13 أولا. على الرغم من ذلك ، كان أول شيء فعله هو إلقاء نظرة على الكوفيلين الموسوم والسؤال ،
00: 07: 11.21 أين هو هذا cofilin في هذه الشبكات؟
00: 07: 14.15 وهكذا ، يمكنه تسمية الشبكة بأكملها ببروتين رابط أكتين ، بشكل موحد.
00: 07: 19.18 لكن الكوفيلين الموسوم تم إزاحته بعيدًا عن الحافة حيث كان الأكتين الجديد يتجمع ،
00: 07: 25.00 وكان في الجزء الأقدم من الشبكة.
00: 07: 27.00 ويمكنك أن ترى ذلك في الدمج ، هنا ، حيث يوجد cofilin في جزء من شبكة الأكتين
00: 07: 33.06 الأقدم ، بعيدًا عن السطح ، حيث يتم إثراء الأكتين ADP.
00: 07: 37.26 والآن ، عندما أحدث طفرات في cofilin ووضعها في هذه الخلفية
00: 07: 42.20 هذه ذيول. لذلك ، بدون. مع cofilin من النوع البري ، تمتد ذيولها من السطح
00: 07: 48.16 من الخلية مسافة قصيرة داخل الخلية ، هنا وهنا.
00: 07: 54.04 ولكن عندما قام بإجراء الطفرات في cofilin ، بدأت ذيول تتجمع على السطح ،
00: 07: 59.24 وامتدوا على طول الطريق عبر السطح إلى الطرف الآخر من الخلية.
00: 08: 03.16 وهنا ، في الخلية الأم ، تتجمع ذيول. تمتد على طول الطريق
00: 08: 08.15 من جانب واحد من الخلية إلى. في اليوم التالي.
00: 08: 10.27 لذلك ، كان cofilin مهمًا لتحويل شبكات الأكتين.
00: 08: 14.27 ويمكنه أن يُظهر ، هنا ، أن ذيولها أصبحت طويلة جدًا في طفرات cofilin
00: 08: 20.13 بالنسبة للخلايا ذات النوع البري كوفيلين.
00: 08: 22.26 وأيضًا كانت معدلات التدفق عبر هذه الشبكة بطيئة جدًا عند الطفرة.
00: 08: 28.16 عندما تم صنع المسوخ في cofilin.
00: 08: 29.17 لذلك ، كان cofilin مهمًا للتجميع الديناميكي وتفكيك شبكات الأكتين في الخلايا الحية.
00: 08: 37.06 إذًا ، كيف. ما هي أهمية كوفيلين لهذا المسار الداخلي؟
00: 08: 41.05 لقد أوضحت سابقًا في. في الحديث الثاني في هذه السلسلة أن الحويصلات الداخلية
00: 08: 47.10 تندمج بسرعة كبيرة مع الإندوسومات بعد تشكلها ، مسترشدة بخيوط الأكتين.
00: 08: 54.02 ما وجده Voytek هو أنه عندما يكون cofilin معيبًا ، تصبح هذه الخطوة. يصبح ضعيفا.
00: 09: 01.00 وما خلص إليه هو أنه في مواقع التلقيح هذه ، ATP-actin الموضح باللون الأحمر هنا ،
00: 09: 07.17 يتجمع لدفع انغماس الغشاء ، ويتحلل ATP بالماء إلى ADP ،
00: 09: 12.10 ثم يأتي cofilin ويفكك شبكة الأكتين.
00: 09: 16.17 وبعد ذلك تترك الحويصلة بدون أكتين ويمكن أن تندمج مع الإندوسومات.
00: 09: 21.22 عندما يكون الكوفيلين متحورًا ، لا يتفكك الأكتين ، وهذه العمليات النهائية
00: 09: 27.03 في مسار الالتقام ضعيف.
00: 09: 29.15 لذلك ، عندما كان آفي رودال طالب دراسات عليا في مختبري ، اتصل بنا ديفيد أمبرج ،
00: 09: 34.08 الذين قدموا ملاحظة شيقة.
00: 09: 36.20 وجد هذا البروتين الذي أسماه Aip1 ، لبروتين تفاعل الأكتين.
00: 09: 42.00 وجده في شاشة ثنائية الهجين كبروتين يرتبط بالأكتين.
00: 09: 46.06 ووجد أيضًا أنه يرتبط بـ cofilin.
00: 09: 49.04 وهكذا ، نظرًا لأننا كنا نعمل على cofilin و actin ، فقد جاء إلينا وسألنا عما إذا كان بإمكاننا
00: 09: 52.22 يتعاونون لمحاولة تعلم شيء ما حول ما يمكن أن يفعله Aip1 وما إذا كان ذلك ممكنًا
00: 09: 57.06 تعمل مع cofilin.
00: 10: 00.01 وهكذا ، ها هو اختبار أجراه آفي.
00: 10: 03.16 وفي هذا الاختبار ، يمكنك إضافة الكوفيلين إلى خيوط الأكتين.
00: 10: 10.11 وسيقوم الكوفيلين بقطع خيوط الأكتين ، لكن الخيوط ستظل حبيبات
00: 10: 16.14 في جهاز طرد مركزي فائق لأن الأكتين قد تم تقسيمه إلى أجزاء قصيرة لكنها لا تزال
00: 10: 21.08 أوليغومرات تتكوّن من حبيبات.
00: 10: 23.11 ما كان مثيرًا للاهتمام حقًا هو أنه عندما أضاف آفي Aip1 إلى التفاعل الذي يحتوي على الكوفيلين والأكتين ،
00: 10: 30.03 الآن انتقل الأكتين تمامًا إلى المادة الطافية.
00: 10: 35.08 واستطاعت رؤية هذه التأثيرات حتى في القياسات المتكافئة المنخفضة ، مثل 1:10 ، وكان هناك
00: 10: 40.10 حتى التأثير واضح هنا عند مستويات 1:50.
00: 10: 44.00 لذلك ، كان Aip1 يعمل مع cofilin لتقليل الأجزاء القصيرة من الأكتين إلى ، على الأرجح ،
00: 10: 53.26 مونومرات أكتين لا يمكن تكويرها بواسطة تنبيذ فائق.
00: 10: 57.06 أراد Voytek استكشاف آلية وظيفة Aip1 وما الذي كان يفعله في الداخل
00: 11: 03.28 خلية.
00: 11: 05.09 وقد قدم ملاحظة شيقة حقًا ، ومفاجئة ، وغير متوقعة تمامًا ،
00: 11: 11.05 عندما كان يحلل النمط الظاهري لخلايا Aip1.
00: 11: 14.21 لأنه ، على عكس طفرات cofilin ، على الرغم من أن Aip1 كان له تأثير كبير جدًا في هذه المواد الكيميائية الحيوية
00: 11: 20.05 فحوصات ، كان تأثيره في الجسم الحي أكثر دقة.
00: 11: 24.03 من أجل رؤية التأثير ، كان عليه أن يعالج الخلايا باستخدام عقار لاترنكولين أ ، هذا الدواء المرتبط بالمونومر.
00: 11: 29.06 ما وجده رائعًا ، هو أنه لبضع دقائق بعد أن عالج الزنزانة
00: 11: 34.13 لاترنكولين أ ، لا يزال بإمكانهم تجميع الأكتين ، حسنًا؟
00: 11: 39.04 خلال هذا الوقت ، اختفت هياكل الأكتين بشكل عام من الخلية ، لأن
00: 11: 44.14 تم امتصاص المونومرات بواسطة اللاترونكولين ، ولكن حتى بعد عدة دقائق من علاج الخلايا
00: 11: 50.07 - هذه أحداث داخلية مع غلاف بروتين متبوعًا بدفقة من الأكتين -
00: 11: 55.13 استمروا في الظهور لعدة دقائق.
00: 11: 58.22 لا يزال بإمكاننا الحصول على مجموعة قوية من الأكتين لدفع عملية استيعاب الخلايا الداخلية.
00: 12: 03.13 لقد فكرنا ، كيف يمكن أن يحدث هذا في ظل ظروف يتم فيها إزالة بلمرة اللاترنكولين A
00: 12: 09.00 معظم الهياكل في الخلية وامتصت مونومرات الأكتين؟
00: 12: 13.06 ولذا قمنا بتكوين فرضية لذلك.
00: 12: 15.26 كانت فرضيتنا أن هناك مسارًا لتجميع أوليغومرات الأكتين. القلة
00: 12: 22.17 في الخلية ، وأن هذه الأوليغومرات تقاوم عمل اللاترنكولين أ.
00: 12: 28.04 إذن ، كيف يمكنه إظهار ذلك؟
00: 12: 30.01 لذلك ، اتضح أن Emil Reisler من UCLA قد طور أسلوبًا رائعًا حقًا
00: 12: 35.18 النظر إلى أوليغومرات الأكتين.
00: 12: 37.23 وجد أنه إذا أدخلت السيستين في الموضع 41 في الأكتين ، فيمكنك حينئذٍ إضافة
00: 12: 44.24 أي عدد من عوامل الربط المتقاطع وخيوط الأكتين المتقاطعة بحيث تكون القلة القلة
00: 12: 50.11 تم الحفاظ عليها عند تشغيل المواد الهلامية غير المختزلة.
00: 12: 54.05 وهكذا ، هنا ، أجرى Voytek اختبارًا كيميائيًا حيويًا حيث استخدم هذه الحيلة.
00: 12: 59.26 ووجد أنه حتى مع إضافة مستويات متزايدة من cofilin إلى مقايسته ، لا يزال بإمكانه
00: 13: 05.19 شاهد العديد من الأوليغومرات في رد فعله باستخدام عامل الربط المتبادل هذا.
00: 13: 12.02 لذلك ، لم يكن cofilin كافيًا لتقسيم الأوليغومرات إلى مونومرات.
00: 13: 17.04 ومع ذلك ، أدت إضافة Aip1 إلى تقليل عدد الأوليغومرات بشكل كبير وزيادة كبيرة
00: 13: 24.02 عدد المونومرات.
00: 13: 25.14 لذلك ، تآزر Aip1 مع cofilin ، حيث قام cofilin بتفتيت الأكتين ولكن معًا
00: 13: 30.20 كانوا قادرين على إنتاج مونومرات أكتين.
00: 13: 33.15 أيضًا ، في الخلية الحية ، عندما عبّر فويتيك عن هذا البديل من الأكتين ، كان قادرًا على إظهار
00: 13: 40.14 أن تجمع المونومر قد استنفد وزاد تجمع أوليغومير في طفرات Aip1-null.
00: 13: 48.00 وهكذا استنتجنا من هذه الدراسات. بشكل عام ، نفكر في عملية التجميع
00: 13: 52.15 يحدث بشكل صارم من خلال الأكتين الأحادي ، لكنه معروف لبعض الوقت
00: 13: 59.02 يمكن أن تصلب أوليغومرات الأكتين في المختبر.
00: 14: 01.10 وما أظهره فويتك. هناك شيئان: الأول ، أن Aip1 هو المسؤول عن التحويل
00: 14: 06.06 شظايا قصيرة من الأكتين إلى مونومرات أكتين ، واثنان ، يمكن أن تكون قلة الأكتين قوية
00: 14: 12.28 التجمع في خلية حية.
00: 14: 15.17 إذن ، بعد ذلك أردنا استكشاف نشاط السد الذي يحدث بعد أن يتم نواة الخيوط
00: 14: 22.01 بواسطة مجمع Arp2 / 3 الذي يتحكم في استطالة.
00: 14: 26.17 وستتذكر أن السد كان مهمًا وضروريًا لحركة الليستيريا.
00: 14: 31.20 وعندما انضم Alphee Michelot إلى المختبر كباحث لما بعد الدكتوراة ، كان قادرًا على إظهار ذلك. كان قادرا
00: 14: 37.11 لإنتاج حركات من نوع الليستريا عن طريق وضع بروتين WASP الخميرة على كريات مجهرية
00:14: 43.11 وإدخالها في خلاصة الخميرة المركزة.
00: 14: 46.18 ستقوم هذه الكرات بعد ذلك بتجميع ذيول أكتين ، والتي ستدفعها من خلال المستخلص.
00: 14: 51.04 إذن ، لدينا الآن نظام يمكننا من خلاله الجمع بين علم الوراثة والكيمياء الحيوية من أجل ذلك
00: 14: 56.26 آليات الدراسة مثل السد الخيطي.
00: 15: 00.17 وهكذا كان هناك نوع من اللغز حول وضع حد للبروتين ، وهو أن البروتين كان
00: 15: 06.11 وجد أنه ضروري للعمليات عند إعادة تشكيل أنظمة مثل نظام Carlier Listeria
00: 15: 14.02 من مكونات نقية.
00: 15: 15.17 كانت المكونات الأساسية للبروتين ، cofilin ، و Arp2 / 3.
00: 15: 22.04 حسنًا؟
00: 15: 23.23 ولكن عند النظر إلى العمليات المتحركة في التعقيد الكامل للخلية أو في المستخلصات ،
00: 15: 32.04 غالبًا ما كانت هناك تأثيرات دقيقة جدًا.
00: 15: 33.24 وهذا صحيح في خلايا الخميرة.
00: 15: 35.15 عندما نتخلص من بروتين السد ، من المدهش أن تجمع الأكتين يحدث بقوة شديدة ويحدث الالتقام الخلوي
00: 15: 42.02 ما زال يحدث ، هذا الفعل. عملية تعتمد على الأكتين كثيرًا.
00: 15: 46.18 إذن ، ماذا كان يحدث؟
00: 15: 48.28 ومرة ​​أخرى ، هنا ، هذا يوضح النتائج من مختبر كارلييه ، حيث يتم وضع حد للبروتين
00: 15: 53.18 كان أحد البروتينات الأساسية في نظامهم المعاد تكوينه.
00: 15: 59.02 وهكذا توصلنا إلى فرضية.
00: 16: 00.23 وافترضنا أنه في التعقيد الكامل للسيتوبلازم ، من المحتمل أن يكون هناك
00: 16: 06.11 وظائف متعددة تتحكم في نمو خيوط الأكتين.
00: 16: 09.17 واعتقدنا أن الخميرة كانت النظام المثالي للبحث عن تلك الآليات البديلة ،
00: 16: 16.11 لأنه يمكنك عمل ما يسمى بالشاشة الاصطناعية المميتة ، حيث تحدث طفرة في جين واحد
00: 16: 21.25 ثم إذا كانت هناك جينات توفر وظائف زائدة عن الحاجة أو متداخلة ، فيمكنك العثور عليها
00: 16: 27.00 عندما تصنع الطفرات المزدوجة.
00: 16: 29.01 وهكذا التقينا مع كونستانزو وبون في تورنتو ، وبدأنا هناك.
00: 16: 34.22 بروتين الكابتن هو مغاير مغاير مصنوع من Cap1 و Cap2.
00: 16: 40.00 وبمساعدة معمل بون ، أجروا فحصًا وراثيًا ووجدوا الطفرات
00: 16: 45.03 على طول المنتصف ، هنا ، كل هذا كان. كان لديهم أنماط ظاهرية اصطناعية مع طفرات من البروتين.
00: 16: 50.19 وكان هؤلاء جميعًا ، إذن ، مرشحين لعوامل جديدة تتحكم في استطالة الخيوط.
00: 16: 55.16 وكان هنا صديقنا Aip1 ، وكذلك abp1 ، وهو جين اكتشفناه منذ بضع سنوات في المختبر.
00: 17: 02.24 واتضح أن Abp1 يصنع معقدًا مع Aim3 ، ويرتبط Aip1 بـ cofilin.
00: 17: 09.18 وهكذا عندما استخدمنا اختبار Alphee في المختبر ، كان هناك طفرة واحدة في أي من هذه البروتينات بما في ذلك
00: 17: 16.15 بروتين السد ، Aim3 ، Abp1 ، لم يكن له أي تأثير على القدرة على تكوين ذيول أكتين
00: 17: 22.09 ستدفع الخرزات عبر. من خلال خلاصة الخميرة.
00: 17: 25.09 هنا ، قمنا بتسمية الأكتين الفلوريسنت حتى نتمكن من رؤية ذيول الدفع
00: 17: 29.23 الخرز.
00: 17: 30.27 لكن الطفرات في البروتينات التي تم توريطها وراثيًا على أنها زائدة عن الحاجة تسببت في حدوث
00: 17: 36.23 فقدان القدرة على تكوين هذه التيول ودفع الخرزات من خلال المستخلص ،
00: 17: 42.21 الذي كان دليلًا على التكرار في آليات تنظيم الاستطالة هذه.
00: 17: 49.04 وهكذا ، عندما نظرنا إلى مكان وجود البروتين Aip1 والبروتين في الشبكات التي يمكننا تشكيلها
00: 17: 55.20 في خلايا الخميرة ، شبكات الأكتين هذه تتجمع على سطح الخلية
00: 18: 00.22 ثم التدفق إلى داخل الخلية ، وجدنا عندما وصفنا Aip1 بـ GFP أن Aip1 كان
00: 18: 07.22 تم إزاحته نحو الجزء الأقدم من الشبكة النشطة وذلك عندما قمنا بتسمية بروتين السد ،
00: 18: 14.14 كان بروتين السد في الجزء الأحدث من الشبكة.
00: 18: 18.28 وكان هذا منطقيًا لأن بروتين السد كان يسد الخيوط كما كانت في البداية.
00: 18: 24.06 بعد وقت قصير من تجميعها ، وكان Aip1 يعمل مع cofilin لسد الخيوط
00: 18: 29.16 بعد أن تم قطعها لمنعها من التلدين أو نواة تجميع
00: 18: 34.04 خيوط جديدة.
00: 18: 35.12 وهكذا ، ما نستخلصه من هذه التجارب ، التي تجمع بين علم الوراثة والكيمياء الحيوية ،
00: 18: 41.21 هو أنه في خلية من النوع البري العادي توجد ثلاث آليات على الأقل للتحكم
00: 18: 47.00 نمو خيوط الأكتين.
00: 18: 48.09 يوجد بروتين مغطى باللون الأصفر هنا.
00: 18: 50.22 يوجد بروتين Abp1 الذي يعمل مع Aim3 باللون الأرجواني.
00: 18: 55.22 ثم هناك Aip1 باللون الأخضر.
00: 18: 58.22 ويشغل هذا البروتين Aip1 والبروتين المغطى أجزاء مختلفة من الشبكة.
00: 19: 02.22 عندما نتخلص من أحد هذه البروتينات ، فإن البروتينات الأخرى قادرة على التدخل وتوفيره
00: 19: 08.04 نشاط تغطية كافٍ للتحكم في الشبكة.
00: 19: 11.06 ولكن عندما نقوم بعمل مجموعات زوجية معينة ، فإن الشبكة بأكملها تتعطل بسبب
00: 19: 16.13 القدرة. لأن الخلايا لم يعد لديها القدرة على التحكم في. التجمع
00: 19: 22.02 من شبكة الأكتين الخاصة بهم.
00: 19: 24.24 حسنًا ، إذن بالعودة إلى هذا المخطط الذي أنتجه مولينز وبولارد ، فإن.
00: 19: 33.28 الخطوة الأخيرة التي ركز عليها مختبرنا هي تنوي شبكات الأكتين هذه ، حسنًا ؟،
00: 19: 40.06 بجوار مجمع Arp2 / 3.
00: 19: 43.14 وهكذا عندما ننظر إلى الرسم التخطيطي الخاص بنا الذي يلخص سنوات العمل في العمل على هذه الخلية الداخلية
00: 19: 49.26 مسارًا في الخميرة الناشئة ، حددنا عددًا من الوحدات المختلفة التي تؤدي
00: 19: 54.27 وظائف مختلفة في أوقات ومواقف مختلفة في أحداث الالتقام هذه.
00: 19: 59.28 وإحدى هذه الوحدات نسميها وحدة WASP / الميوسين ، لأنها تحتوي على خميرة WASP ،
00: 20: 05.10 يسمى Las17 ، ويحتوي على الميوسين من النوع 1 ، بالإضافة إلى نصف دزينة من البروتينات الإضافية.
00: 20: 11.24 وهذه هي البروتينات التي تنوي تجميع خيوط الأكتين وتولد قوى
00: 20: 18.02 على هؤلاء. على خيوط الأكتين تلك.
00: 20: 20.16 وهكذا ، فقد كنا مهتمين جدًا بسؤالين.
00: 20: 24.22 كما تعلم ، كيف يولد تجميع الأكتين قوى يتم تسخيرها للانقلاب
00: 20: 29.04 الغشاء؟
00: 20: 30.04 ما هي الأنشطة الضرورية؟
00: 20: 31.24 وبعد ذلك أيضًا ، لماذا هذا المسار برمته معقد جدًا؟
00: 20: 34.27 لماذا تحتاج إلى الكثير من البروتينات لصنع حويصلة؟
00: 20: 37.25 ولذا اعتقدنا أن المكان الجيد للبدء هو البحث في وحدة WASP / الميوسين ،
00: 20: 41.23 الذي يحتوي على العديد من البروتينات التي كانت كلها. جميع المجالات متعددة.
00: 20: 46.08 وهل يمكننا اكتشاف ، ما هي الوظائف الأساسية التي يتم تنفيذها بواسطة هذا.
00: 20: 51.17 وحدة WASP / الميوسين هذه؟
00: 20: 53.24 وهكذا ، دليل على أن هذا صحيح حقًا. أنه من الصحيح حقًا تسمية هذه الوحدة
00: 21: 01.13 تأتي من العمل من Rong Li ، عندما تمكنت Soulard لما بعد الدكتوراه من تنقية معظم
00: 21: 08.08 البروتينات في هذه الوحدة كمركب.
00: 21: 11.05 وهكذا ، فإن إريك لويلين وروس بيدرسن و. وآخرون في مختبري اجتمعوا واتخذوا قرارًا
00: 21: 18.02 لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم استخلاص أنشطة جميع البروتينات في هذه الوحدة و
00:21:23.00 find what are the essential activities for endocytosis.
00:21:26.10 And so, they made deletion mutations of whole genes, they deleted domains of proteins,
00:21:31.16 they made an artificial fusion protein, which is shown here.
00:21:35.15 What they found is that all you needed to drive this actin-mediated endocytic event
00:21:42.10 were a couple domains from a type 1 myosin, and a couple domains from the yeast WASP protein.
00:21:50.08 And that was sufficient.
00:21:52.08 This protein, this artificial synthetic protein, could replace all of the other proteins in
00:21:57.00 the module and make productive endocytic vesicles.
00:22:00.11 So, what are the activities, then, that are contained in this module?
00:22:04.08 There are four activities and they're shown here.
00:22:08.03 One activity is the so-called nucleation promoting factor activity, the ability to activate
00:22:14.03 the Arp2/3 complex.
00:22:15.08 That is absolutely essential to nucleate actin filaments for productive endocytic events.
00:22:20.11 The second is a myosin motor activity.
00:22:23.01 A myosin motor activity is essential for productive endocytic events.
00:22:27.05 You also need a so-called TH1 domain that binds to acidic phospholipids.
00:22:33.05 Finally, a proline-rich domain was needed in this synthetic molecule, because that proline-rich domain
00:22:40.23 is required to recruit this molecule to the endocytic site.
00:22:46.20 And that was very interesting to us, the need for proline-rich domain to concentrate the.
00:22:52.20 this machinery for assembling actin and making forces on actin at the endocytic sites,
00:22:59.08 because work from Michael Rosen's lab had shown that proline-rich motifs can interact in a mult.
00:23:06.09 when they're in a multivalent state with SH3 domains in a multivalent state to make
00:23:12.06 liquid droplets in solution, okay?, in biochemical studies.
00:23:16.16 And we wondered whether something like this might be occurring during the endocytic pathway
00:23:22.01 of yeast.
00:23:23.01 In fact, if you look at the proteins in the WASP/myosin module, and upstream from it,
00:23:29.04 many of these proteins -- there's a huge enrichment -- have SH3 domains and proline-rich domains,
00:23:35.15 and they're multivalent.
00:23:37.02 They have many of these -- multiple SH3 domains, multiple proline-rich domains.
00:23:41.09 And so we hypothesized that some kind of condensation reaction in the living cell is responsible
00:23:48.02 for distilling down and concentrating this machinery in the WASP/myosin complex and
00:23:54.19 bringing it to the endocytic site to nucleate this burst of actin assembly.
00:23:59.26 And so, some years ago, we found a master regulator of endocytosis in yeast.
00:24:05.22 There's a protein kinase called Prk1.
00:24:08.18 What happens is there's a burst of actin assembly at the plasma membrane, the actin recruits
00:24:13.17 this kinase, and the kinase feeds back and turns off actin assembly.
00:24:20.17 We made a so-called analog-sensitive allele of Prk1 kinase using a technology that
00:24:26.14 Kevan Shokat at UCSF developed.
00:24:28.17 And so that gave us a chemical switch, where we could turn on and off the kinase.
00:24:32.02 And so, remember, this kinase causes the actin nucleation to stop.
00:24:37.21 And so when we inhibit the kinase, the actin nuclea. the new actin sites can be assembled
00:24:43.06 that they can't be disassembled.
00:24:45.18 And so here we've done that, and we've added this inhibitor right now.
00:24:50.04 And now, what happens is new sites assemble but they can't disassemble.
00:24:53.19 And what happens is they start to all collect together and fuse with each other, with a
00:24:59.00 behavior that looks very much like liquid droplets.
00:25:01.13 There was another big fusion event.
00:25:03.15 Now, if we take a cell where we've treated it with the inhibitor and allowed these
00:25:08.04 large droplet-like structures to form -- made from actin and actin binding proteins --
00:25:13.22 and now we wash out the inhibitor, what we find is that immediately this structure dissolves.
00:25:19.22 Again, behavior that looks like a liquid droplet.
00:25:22.28 So, trying to explore this network, Yidi Sun, a specialist in the lab who's been involved
00:25:29.14 in many of the studies I've talked about today, decided to dissect this network of SH3/proline-rich
00:25:35.04 motif interactions.
00:25:37.10 And she looked through it and used literature and used her evidence from her own studies,
00:25:43.02 and was able to find that there were two sites that she could perturb in this very complex
00:25:49.02 network that would dissociate the endocytic machinery from the actin assembly machinery.
00:25:55.10 And these cuts prevented the type-1 myosin and the WASP protein from being recruited
00:26:00.14 to endocytic sites.
00:26:01.27 Interestingly, all of these proteins have homologues in mammalian cells.
00:26:06.26 And the ones -- Pan1 and Sla1 -- that are responsible for recruiting the actin machinery
00:26:11.18 to endocytic sites, in these cells, have a homologue called intersectin in mammalian cells.
00:26:17.15 So, we think the principles that were learned from Yidi's studies are likely to apply
00:26:20.18 in mammalian cells.
00:26:21.21 So, what happens when you snip these two specific interactions?
00:26:26.24 What happens is really fascinating.
00:26:29.09 The endocytic sites assemble on the surface of the yeast cell, shown in green,
00:26:34.01 but the actin, now shown in red, is completely uncoupled from the endocytic sites.
00:26:38.15 It still assembles, but it assembles on these internal rocket tail-like structures that
00:26:42.24 look a lot like these Listeria that swim around inside the cell.
00:26:46.13 So, Lis. so, Yidi was able to uncouple actin assembly from the formation of the endocytic sites.
00:26:52.09 She was able to restore this by artificially recruiting these WASP or myosin proteins
00:26:58.10 back to the endocytic site.
00:27:00.15 Now, what's really interesting here is that in a wild-type cell the WASP protein accumulates
00:27:08.10 over time -- the fluorescence intensity monitors the accumulation of WASP --
00:27:13.02 but while WASP is accumulating there's no actin assembly.
00:27:16.17 It's not until you get to a certain level, when suddenly there's a burst of actin assembly.
00:27:22.13 It seems to occur in sort of an all-or-nothing or switch-like manner.
00:27:26.10 When Yidi made the mutation, so WASP no longer gets recruited to the site, and then put in
00:27:30.18 an artificial way of recruiting it, again, you needed WASP to rise to a certain level,
00:27:36.03 you needed more -- which wasn't surprising, because it had lost its multivalency --
00:27:40.20 before, again, there was this sudden burst of actin assembly.
00:27:44.01 And so, from this, what we think is that this. that there may be a phase transition involving
00:27:50.04 these multivalent linker proteins that concentrate the WASP and the myosin together
00:27:57.07 at these endocytic sites, and that only when the concentration gets high enough is there a burst of
00:28:02.27 actin assembly.
00:28:03.27 And so, for these studies I went through a lot of work that covered a lot of former members.
00:28:11.06 current and former members of lab, and they are all listed here.
00:28:15.10 And that's the last of my four segments.

  • Part 1: Introduction: Actin, Endocytosis and the Early Days of Yeast Cell Biology

محتويات

Although receptors and their ligands can be brought into the cell through a few mechanisms (e.g. caveolin and lipid raft), clathrin-mediated endocytosis remains the best studied. Clathrin-mediated endocytosis of many receptor types begins with the cargo ligands in the luminal compartment of the vesicle binding to receptors on the cell membrane. The cargo ligand and receptor will then recruit adaptor proteins and clathrin triskelions to the outside membrane of the cell around where budding will form. Budding of the plasma membrane then occurs, forming a clathrin-coated pit. [1] Other receptors can nucleate a clathrin-coated pit allowing formation around the receptor. A mature pit will be cleaved from the plasma membrane through the use of membrane-binding and fission proteins such as dynamin (as well as other BAR domain proteins), [2] forming a clathrin-coated vesicle that then uncoats and typically fuses to a sorting endosome. Once fused, the endocytosed cargo (receptor and/or ligand) can then be sorted to lysosomal, recycling, or other trafficking pathways. [1]

The function of receptor-mediated endocytosis is diverse. It is widely used for the specific uptake of certain substances required by the cell (examples include LDL via the LDL receptor or iron via transferrin). The role of receptor-mediated endocytosis is well recognized up take downregulation of transmembrane signal transduction but can also promote sustained signal transduction. [3] The activated receptor becomes internalised and is transported to late endosomes and lysosomes for degradation. However, receptor-mediated endocytosis is also actively implicated in transducing signals from the cell periphery to the nucleus. This became apparent when it was found that the association and formation of specific signaling complexes via clathrin-mediated endocytosis is required for the effective signaling of hormones (e.g. EGF). Additionally it has been proposed that the directed transport of active signaling complexes to the nucleus might be required to enable signaling, due to the fact that random diffusion is too slow, [4] and mechanisms permanently downregulating incoming signals are strong enough to shut down signaling completely without additional signal-transducing mechanisms. [5]

Using fluorescent or EM visible dyes to tag specific molecules in living cells, it is possible to follow the internalization of cargo molecules and the evolution of a clathrin-coated pit by fluorescence microscopy and immuno electron microscopy. [6] [7]

Since the process is non-specific, the ligand can be a carrier for larger molecules. If the target cell has a known specific pinocytotic receptor, drugs can be attached and will be internalized.

To achieve internalisation of nanoparticles into cells, such as T cells, antibodies can be used to target the nanoparticles to specific receptors on the cell surface (such as CCR5). [8] This is one method of improving drug delivery to immune cells.


Long-Range Membrane Properties

3.1.3 Caveolae

Caveolae are complex plasma membrane structures whose properties appear to place them between coated pits and lipid rafts ( Chapter 8 ). They are small (50–100 nm) invaginated membrane structures that superficially resemble coated pits ( Fig. 11.9 , [32] ). In fact, in 1955, Yamada [33] proposed the descriptive name “caveolae” which is Latin for little caves. Caveolae were first described by the electron microscopist George Palade in 1953 and are abundant in many vertebrate cell types, especially endothelial cells and adipocytes where they may account for 30–70% of the total plasma membrane surface area. Caveolae however, are not a universal feature of all cells as they are totally absent in neurons. Like lipid rafts, caveolae are partially characterized by being enriched in sphingolipids and cholesterol and also participate in signal transduction processes [34,35] . In fact caveolae are often described as being “invaginated lipid rafts” that differ primarily by the presence of a family of marker proteins called caveolins. But, similar to coated pits, caveolae may also play a role in endocytosis.

Figure 11.9 . Transmission electron micrographs of endothelial caveolae.


Supplementary Information

(RTKs). A family of plasma membrane proteins (

60 genes in humans) that function as high affinity binding sites for growth factors and cytokines and transduce signals intracellularly through their intrinsic tyrosine kinase activity.

G protein-coupled receptors

(GPCRs). A vast family of plasma membrane receptors (more than 800 genes in humans) characterized by seven transmembrane regions. They transduce signals through a variety of modes, among which the best characterized is the coupling with heterotrimeric G proteins.

A family of proteins that act as multifunctional scaffolding proteins, regulating the trafficking and signalling of transmembrane receptors, particularly of GPCRs. They are involved in receptor desensitization, endocytosis and ubiquitylation. They can also function as positive effectors of GPCRs through their scaffolding abilities. The arrestin family comprises visual arrestins, β-arrestins (non-visual arrestins) and α-arrestins.

The three members of the human AKT serine-threonine protein kinase family are often referred to as protein kinase Bα (PKBα), PKBβ and PKBγ. These proteins are phosphorylated by phosphoinositide 3-kinase (PI3K). AKT–PI3K forms a key component of many signalling pathways that involves the binding of membrane-bound ligands such as RTKs.

Epsin family of endocytic adaptor proteins

A family of endocytic proteins composed of three paralogs: EPN1, EPN2 and EPN3, characterized by the presence of an epsin N-terminal homology domain involved in phosphoinositide binding at the plasma membrane, ubiquitin binding motifs and motifs that bind to clathrin, AP2 and other endocytic proteins. They are involved in both clathrin-mediated endocytosis, where they play a role in clathrin-coat assembly and cargo recruitment, and in the non-clathrin endocytosis of epidermal growth factor receptor.

(EMT). A process, of great relevance in embryogenesis, through which epithelial cells lose polarity and cell–cell adhesion contacts (sessile state) to acquire characteristics of migratory mesenchymal-like cells. In physiology, typically, after migrating, these cells re-acquire an epithelial phenotype through the opposite process of mesenchymal–epithelial transition.

Type I transmembrane proteins belonging to the tumour necrosis factor/nerve growth factor superfamily. They are activated upon binding to various agonists (such as FASLG, TNFA or TRAIL). They typically trigger the so-called apoptotic extrinsic pathway, yet they can also activate multiple alternative signalling pathways with opposing outcomes (survival/proliferation versus cell death) depending on the cell context.

Small flask-shaped invaginations of the plasma membrane (50–80 nm) that can be morphologically identified by the presence of coat-like proteins (caveolins) and that are particularly abundant in tissues involved in lipid homeostasis or subjected to mechanical challenges like adipocytes, muscle cells and endothelial cells.

A protein involved in the formation of focal adhesions that links surface structures (integrins) to the actin cytoskeleton (through binding to F-actin).

Cell-to-matrix adhesion structures involved in the transmission and regulation of signals between the extracellular matrix and the intracellular environment. They are large and dynamic protein complexes established through integrins (which bind to the extracellular matrix), vinculin, F-actin and several regulatory components (up to 100 different proteins, according to the state of the cell). Focal adhesions have roles in signal transduction, cell motility, cell cycle regulation and several other cellular phenotypes. They represent one of the main sensors/effectors in cellular mechanosensing.

A class of proteins that bind specifically to β-galactoside sugars such as N-acetyl-lactosamine. Galectins are secreted in the extracellular space, where they encounter galactose-containing glycoproteins and glycolipids. The binding of galectins to glycosylated proteins, such as CD44 and α5β1 integrin, triggers galectin oligomerization, which allows their interaction with glycosphingolipids and the generation of plasma membrane curvature, leading to the formation of clathrin-independent endocytic carriers.

During angiogenesis, new vessels that sprout from existing ones are guided by a leader cell that drives the extension of the sprout and senses the environment for guidance cues.

Signalling mediated by the activation of the extracellular signal-regulated kinases (ERKs, also called mitogen-activated protein kinases or MAPKs). This signalling is mediated by the sequential activation of the small GTPase RAS and a cascade of kinases (RAF, MEK and ERK1,2) that transduce a signal from a receptor, located on the cell surface or on endosomes, to regulate a number of fundamental biological functions, including cell proliferation, differentiation and migration.

A family of serine/threonine protein kinases that includes six members in mammals. They serve as targets for the small GTPases CDC42 and RAC and have been implicated in a wide range of biological activities.

A lipid phosphatase (phosphatidylinositol 3,4,5 triphosphate 3-phosphatase). It catalyses the conversion of PI(3,4,5)P3 to PI(4,5)P2, thereby antagonizing the action of PI3K and the activation of AKT. It represents one of the most frequently lost tumour suppressors in human cancers.

AMP-activated protein kinase or 5’ adenosine monophosphate-activated protein kinase. It is a heterotrimeric protein complex endowed with serine/threonine kinase activity that regulates the energy metabolism, mostly acting on glucose and fatty acid metabolism.

A member of RHO subfamily of small GTPases that plays a central role in controlling the activity of protein complexes that are necessary to remodel the actin cytoskeleton during migration.

A member of a class of MAPKs that are responsive to stress stimuli, such as cytokines, ultraviolet irradiation, heat shock and osmotic shock, and are involved in cell differentiation, apoptosis and autophagy.

JNK (or c-Jun N-terminal Kinase) is a member of a family of protein kinases, which play a central role in stress signalling pathways implicated in gene expression, neuronal plasticity, regeneration, cell death and regulation of cellular senescence.

A subfamily of small GTPases that includes more than 70 members in mammals and regulates several key steps of membrane trafficking, including vesicle formation, vesicle movement along actin and tubulin networks, and membrane fusion.

This term broadly defines a vast group of proteins (frequently unrelated) that all possess Guanine Nucleotide Exchange Factor activity, that is, the ability to convert G proteins from an inactive GDP-bound to an active GTP-bound form.

Jammed epithelial monolayers

The dynamics of epithelia has been described in terms of jamming transitions. During this transition, collective motion ceases, cells can no longer exchange neighbours, and monolayers become static and rigid, displaying a behaviour similar to that of ensembles of dense and packed inactive particles such as coffee in a chute or sand in a pile.

Central region of the thin cytoplasmic bridge that connects cells at the end of cytokinesis. It consists mostly of microtubules, together with various other types of proteins (400–500). It functions as a platform to mediate abscission, the process of severing the intercellular bridge. It is also endowed with numerous other functions, including the determination of cell fate and asymmetric post-abscission signal transduction.

A key component of a pentameric actin nucleation promoting complex that acts downstream of the GTPase RAC and is necessary for activating the Arp2/3 complex for the generation of branched actin networks.

A cell-to-cell junction formed by a multiprotein complex. This type of junction is established through homotypic interactions between adhesion molecules (occludins, claudins, JAMs) present on the surface of abutting cells. Tight junctions mark the border between the apical and the basolateral surfaces in epithelial cells and control the formation of functionally distinct apical domains. They are also present in endothelial cells and astrocytes and establish the blood–brain barrier. One of their major function is to seal the epithelia by preventing the leakage of water and small molecular weight solutes.

A seven-subunit complex that, upon activation, promotes the branched elongation of the actin network by binding to the side of mother filaments.

A multiprotein complex composed of three members originally identified in ذبابة الفاكهة سوداء البطن, Crumbs, Pals1 and PatJ. This complex plays a key role in specifying the apical plasma membrane domain of epithelial cells and in controlling cell shape in both invertebrates and vertebrates.

A process in which molecules are transported across cellular barriers. It involves the endocytosis of molecules (typically plasma membrane proteins or extracellular molecules captured through interaction with surface receptors) at one side of the cell and their vesicle-mediated transport to another side, where they are released through exocytosis. It contributes to the establishment of apical–basal cell polarity by transferring transmembrane proteins between distinct plasma membrane domains. It is involved in many other processes, for instance, in the crossing of the blood–brain barrier.

An octameric protein complex involved in vesicle trafficking, specifically in the tethering and spatial targeting of vesicles to the plasma membrane prior to vesicle fusion.

A 36-kDa calcium-dependent, phospholipid-binding protein that functions in promoting the exocytosis of intracellular proteins to the extracellular space.

CDC42 apical polarity complex

CDC42 is a highly conserved RHO-family GTPase that regulates cell polarity in many eukaryotes. It directly interacts with PAR6 and regulates, through this protein, the activity of the atypical protein kinase C (aPKC).

BAR domains are banana-shaped protein domains capable of sensing membrane curvature by binding preferentially to positively curved membranes and named after three proteins in which they were originally identified: BIN1 (bridging interactor 1), AMPH (amphiphysin) and Rvs167 (the yeast homolog of amphiphysin). In contrast to the banana-shaped BAR domains, the I-BAR (which stand for inverse BAR) domain is a zeppelin-shaped structure with convex geometry, thus generating negative membrane curvature.

Cadherin-based cell-to-cell junctions present in epithelial and endothelial cells, frequently in a more basal position with respect to tight junctions.

A process in which the volume of a closed system does not change. It is synonym of isovolumetric.

في ذبابة الفاكهة سوداء البطن, the ventral part of the embryo that forms during gastrulation and gives rise to the segmented trunk of the animal (gnathal, thoracic, abdominal segments). It includes the mesoderm, ventral ectoderm and dorsal epidermis but excludes the dorsal-most tissue of the embryo, the amnioserosa.

في ذبابة الفاكهة سوداء البطن, a short-lived extraembryonic tissue with a critical role in dorsal closure and other early developmental morphogenetic events.

A cluster of cells that migrate from the anterior tip of the ذبابة الفاكهة سوداء البطن egg chamber to the border of the oocyte at stage 9 of oogenesis. These cells perform a stereotypical collective migration on the intervening nurse cells and reach the oocyte. They are required for the formation of the micropyle, the eggshell structure through which sperm enters the egg.

Thin membrane protrusion present at the leading edge of migrating cells, mostly constituted by a flat network of actin.

A process characterizing filamentous multimeric protein structures within the cell and mostly used in reference to filamentous actin (F-actin). When actin subunits (G-actin) are constantly added at one end of the filament and removed from the opposite one, the net effect is the treadmilling of the filament which is used, for instance, to generate motion. The term is also used, more generally, for other biological processes in which the treadmilling of molecules or organelles occurs.

A temporary group of cells established during vertebrate development, which forms after gastrulation at the border between the neural plate and the surrounding ectoderm. After closure of the neural tube (due to the folding of the neural plate into itself), the neural crest runs along the roof plate of the neural tube. At this stage, neural crest cells undergo EMT and migrate to the periphery, where they give origin to various cell lineages.

An abnormal accumulation of fluid in the abdominal cavity frequently caused by liver disease or cirrhosis, cancers (specifically ovarian and colon cancer), and heart failure.


شاهد الفيديو: شرح علم الخليه цитология# باللغه الروسيه تركيب الخليه (شهر فبراير 2023).