Клеточно-клеточные фузогены - Cell–cell fusogens

Слияние клетки с клеткой
Идентификаторы
СимволEFF-AFF
PfamPF14884
ИнтерПроIPR029213

Клеточно-клеточные фузогены находятся гликопротеины которые облегчают слияние клетки с клеточными мембранами. Слияние клетки с клеткой имеет решающее значение для слияния гамета геномы и развитие органов у многоклеточных организмов. Слияние клетки с клеткой происходит, когда и актиновый цитоскелет, и слитые белки правильно перестраиваются через клеточную мембрану. Этот процесс возглавляется актиновыми выступами мембраны.[1]

Идентификаторы

Влияние EFF-1 и AFF-1 на морфологию везикул.

EFF-AFF являются идентификаторами для типа 1 гликопротеины которые составляют клеточно-клеточные фузогены. Впервые они были идентифицированы, когда EFF-1 мутанты были обнаружены, чтобы "заблокировать слияние клеток в целом эпидермальный и вульва эпителий "в аскарида, Caenorhabditis elegans.[2] EFF-AFF - это семейство типа I мембранные гликопротеины которые действуют как клеточно-клеточные фузогены, названные в честь «нарушения слияния якорных клеток». Поскольку было известно, что мутанты EFF-1 успешно сливают якорную клетку и (маточный шов) усе-синцитий с образованием непрерывной маточно-вульвальной трубки, где эти соединения не работают, были обнаружены мутанты AFF-1. AFF-1 считался необходимым для этого процесса в дополнение к слиянию гетерологичный клетки в C. elegans.[3] В трансмембранный формы этих белки, как большинство популярный фузогены, обладают N-концевая сигнальная последовательность за которым последовал длинный внеклеточный части, предсказанного трансмембранного домена и короткого внутриклеточный хвост. "Поразительный сохранение в позиции и количество всех 16 цистеины во внеклеточной части «белков EFF-AFF из разных видов нематод» предполагает, что эти белки свернуты одинаково 3D структура это необходимо для их фузогенной активности.[4] Белки C. elegans AFF-1 и EFF-1 необходимы для развивающий слияние клетки с клеткой и может сливать клетки насекомых. «Таким образом, ФФ составляют древнее семейство клеточных фузогенов, которые могут способствовать слиянию при экспрессии на вирусной частице».[5]

Процесс

Фузогены клетки-клетки - это белки, которые способствуют слиянию плазматической мембраны между разными клетками. Чтобы считаться фузогеном, он должен быть необходим для слияния, слияния незнакомых мембран и, при необходимости, присутствовать на сливающейся мембране. Эти клетки включают, но не ограничиваются ими: гаметы, трофобласты, эпителиальные и другие клетки развития. Эти фузогены опосредуют слияние клетки с клеткой и могут выполнять ремонт нейронов, самослияние и герметизацию фагосом. Хотя эти белки обеспечивают сходные функции среди клеток, у них есть индивидуальные механизмы. Они называются односторонними (должна присутствовать одна мембрана слияния) и двусторонними (одинаковые или разные фузогены присутствуют на обеих мембранах) механизмами. Большинство механизмов слияния начинается с гемифузии, но механизм слияния клеток состоит из четырех отдельных этапов.[6]

Шаг

  1. Клетки должны идентифицироваться и находиться рядом друг с другом.
  2. Происходит гемифузия.
  3. Пора слияния в структуре гемифузии открывается, что позволяет содержимому клеток сливаться.
  4. Клетки полностью соединяются от расширения пор.

Приложения

Роль в оплодотворении гамет

Фузогены клетки-клетки имеют несколько различных применений. Эти химические агенты могут играть важную роль в половом и бесполом размножении, способствуя слиянию двух мембранных слоев.[6] Что касается полового размножения, то были обнаружены доказательства того, что у мышей некоторые обязательные фузогены сперматозоидов ответственны за слияние; двумя конкретными белками были IZUMO1 и CD9. После сравнения данных экспериментов, проведенных с растениями, грибами и беспозвоночными, было замечено, что за оплодотворение могли быть ответственны несколько важных генов. Однако, как и у дрожжей, не было найдено генов, подходящих для процесса оплодотворения.[7] В последнее время другой белок был классифицирован как фузоген гамет (HAP2 или GCS1). Как и в предыдущем примере, этот белок присутствует у растений, простейших и беспозвоночных. Этот фузоген напоминает эукариотический соматический фузоген, упомянутый ранее, EFF-1. Присутствие HAP2 вызывает гемифузию и перемешивание содержимого клеток.[6] Тем не менее, если рассматривать бесполое размножение, соматические клетки также могут подвергаться слиянию клеток с клетками или самослиянию. Наблюдались два конкретных фузогена: СО и МАК-2. Данные подтверждают, что эти белки контролируют и регулируют эффективную концентрацию и локализацию белка.[7]

Роли в ремонте нейронов

В области медицины проводятся эксперименты для проверки использования клеточно-клеточных фузогенов при восстановлении аксональных нервов и определения их полезности для других нервных клеток. Текущий метод восстановления нервов - это ушивание отрезанных концов нервов. Это длительный процесс восстановления с низкой степенью функциональности восстановленных нервов. Рассматривая фузогены клетка-клетка как потенциальный ответ, исследователи разделили эти фузогены на две группы на основе механизмов слияния: агрегация клеток и модификация мембран. Было обнаружено, что один фузоген-ПЭГ подходит для обеих групп. Именно этот фузоген сделал возможным восстановление нервных клеток у людей. После того, как операции были выполнены в течение определенного периода времени (12 часов для восстановления нерва человека и 24 часа для лечения седалищного нерва у крыс), выздоровление пациента было почти успешным. С помощью этого исследования есть потенциал для восстановления трансплантатов нервов человека. Некоторыми потенциальными применениями фузогенов между клетками являются противораковые вакцины и регенерация поврежденных клеток. Кроме того, любой периферический нерв в организме может быть восстановлен, а перенесенные ткани могут работать, как только чувства вернутся. Наконец, любая операция на нервах может быть восстановлена, что приведет к более быстрому выздоровлению.[8]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Шилагарди К., Ли С., Луо Ф., Марикар Ф., Дуан Р., Цзинь П. и др. (Апрель 2013). «Инвазивные выступы мембраны, приводимые в движение актином, способствуют вовлечению слитых белков во время слияния клеток и клеток». Наука. 340 (6130): 359–63. Bibcode:2013Наука ... 340..359С. Дои:10.1126 / science.1234781. ЧВК  3631436. PMID  23470732.
  2. ^ Mohler WA, Shemer G, del Campo JJ, Valansi C, Opoku-Serebuoh E, Scranton V, et al. (Март 2002 г.). «Мембранный белок EFF-1 типа I необходим для слияния клеток в процессе развития». Клетка развития. 2 (3): 355–62. Дои:10.1016 / S1534-5807 (02) 00129-6. PMID  11879640.
  3. ^ Сапир А., Чой Дж., Лейкина Е., Авиноам О, Валанси С., Черномордик Л.В. и др. (Май 2007 г.). «AFF-1, фузоген, регулируемый FOS-1, опосредует слияние якорных клеток у C. elegans». Клетка развития. 12 (5): 683–98. Дои:10.1016 / j.devcel.2007.03.003. ЧВК  1975806. PMID  17488621.
  4. ^ Сапир А., Авиноам О., Подбилевич Б., Черномордик Л.В. (январь 2008 г.). «Механизмы слияния вирусов и клеток развития: консервация и дивергенция». Клетка развития. 14 (1): 11–21. Дои:10.1016 / j.devcel.2007.12.008. ЧВК  3549671. PMID  18194649.
  5. ^ Авиноам О., Фридман К., Валанси К., Абутбуль И., Зеев-Бен-Мордехай Т., Маурер У.Э. и др. (Апрель 2011 г.). «Консервированные эукариотические фузогены могут сливать вирусные оболочки с клетками». Наука. 332 (6029): 589–92. Bibcode:2011Sci ... 332..589A. Дои:10.1126 / science.1202333. ЧВК  3084904. PMID  21436398.
  6. ^ а б c Брукман Н.Г., Уйгур Б., Подбилевич Б., Черномордик Л.В. (май 2019 г.). «Как клетки сливаются». Журнал клеточной биологии. 218 (5): 1436–1451. Дои:10.1083 / jcb.201901017. ЧВК  6504885. PMID  30936162.
  7. ^ а б Агилар П.С., Бейлис М.К., Флейсснер А., Хелминг Л., Иноуэ Н., Подбилевич Б. и др. (Июль 2013). «Генетическая основа механизмов слияния клеток». Тенденции в генетике. 29 (7): 427–37. Дои:10.1016 / j.tig.2013.01.011. ЧВК  4022042. PMID  23453622.
  8. ^ Абду С.А., Хендерсон П.В. (январь 2019 г.). «Фузогены: химические вещества, которые могут быстро восстановить функцию после травмы нерва». Журнал хирургических исследований. 233: 36–40. Дои:10.1016 / j.jss.2018.07.013. PMID  30502271.
Эта статья включает текст из общественного достояния Pfam и ИнтерПро: IPR029213

внешняя ссылка