mitä on solujen migraatio ja mikä on sen fysiologinen merkitys?
Solusiirto on yksittäisen solun tai soluryhmän suunnattu liike vastauksena kemiallisiin ja / tai mekaanisiin signaaleihin. Se on perustavaa laatua oleva soluprosessi, joka tapahtuu koko elämän ajan alkionkehityksen aikana ja jatkuu kuolemaan asti, ja toisinaan se voi edistää patogeenisiä tautitiloja.
kehittyvässä alkiossa solujen migraatio on erilaisten morfogeneettisten tapahtumien liikkeellepaneva tekijä. Esimerkiksi gastrulaation aikana hyvin varhaisissa alkioissa soluryhmät vaeltavat arkkeina muodostaen kolme itukerrosta. Tämän jälkeen itukerroksista siirtyvät solut erilaisiin kohdepaikkoihin, joissa ne erikoistuvat erillisiksi solupopulaatioiksi, jotka muodostavat alkion eri kudoksia tai elimiä.
aikuisilla eliöillä solujen siirtyminen tapahtuu elintärkeiden soluprosessien, kuten kudoksen uusiutumisen ja korjaantumisen aikana, jolloin vanhat tai vaurioituneet solut korvautuvat vastamuodostuneiden solujen siirtymisellä taustalla olevista kudoskerroksista. Tällaiset tapahtumat ovat välttämättömiä kudosten eheyden ja homeostaasin ylläpitämiseksi. Solujen migraatiolla on myös rooli immuunivasteiden välittäjänä infektioiden aikana, jolloin fagosyyttisolut, kuten verenkierrossa kiertävät neutrofiilit, siirtyvät infektoituneisiin kudoksiin ja tuhoavat valtaavat taudinaiheuttajat.
vaikka toisaalta solujen siirtyminen on elintärkeää kudosten terveyden ja homeostaasin ylläpitämiseksi, toisaalta ei-toivotut muuttotapahtumat aiheuttavat useita patologisia tiloja, kuten tulehdussairauksia, syöpiä ja niin edelleen. Siksi solujen siirtymisen on oltava tiukasti valvottu prosessi-sekä ajassa että avaruudessa – homeostaattisen tilan säilyttämiseksi eliössä .
solusiirtymä syklisenä prosessina
yksittäisen solun tai soluryhmän migraatiota pidetään syklisenä prosessina, johon kuuluu solujen polarisoituminen migraatiosignaalien seurauksena, filopodiaalisten tai lamellipodiaalisten ulokkeiden laajeneminen, kiinnikkeiden muodostuminen solun ja taustalla olevan matriisin välille sekä solujen Työntyminen kiinnikkeiden päälle kiinnikkeiden synnyttämien vetovoimien seurauksena.
vaeltavien solujen Polarisaatio: suuntavaihtelun ensimmäinen vaihe on solujen polarisaatio, jonka aikana solun etu-ja takaosa muuttuvat rakenteeltaan ja molekyylikoostumukseltaan erilaisiksi. Gtpaasien Rho-perhe, pääasiassa Rac, Cdc42 ja Rho, on yksi solujen polarisaation keskeisistä säätelijöistä, ja jokainen niistä osoittaa paikallista aktiivisuutta soluissa . Vaikka Rac ja Cdc42 osoittavat paikallista aktiivisuutta etureunassa, aktiivinen Rho kerääntyy solun sivuille ja taakse. Cdc42 säätelee myös MTOC: tä, joka sijoittuu tuman eteen, lähemmäs etureunaa. Tämä välittyy cdc42 efektori PAR6, joka muodostaa ” PAR napaisuus monimutkainen yhdessä PAR3 ja aPKC; aPKC sitoutuu tubuliini alayksiköt äskettäin muodostavat Mikrotubulukset ja ankkuroi ne etureunaan. Mikrotubulusten kokoaminen kohti etureunaa helpottaa lastin (kalvo ja proteiinit) toimittamista, joita käytetään solun ulokkeiden muodostamisessa .
ulokkeiden laajentaminen: polarisoitunut solu alkaa tuottaa aktiinipohjaisia ulokkeita etureunaansa, kuten lamellipodiaa tai filopodiaa. Lamellipodia muodostuu aktiinifilamenttien haarautuneina, dendriittisinä verkostoina, ja siksi ne pystyvät työntämään kalvoa laajempaa venymää pitkin. Filopodia taas muodostuu aktiinifilamenttien rinnakkaisina nippuina, ja sillä on rooleja lähinnä solunulkoisen ympäristön fysikaalisten ominaisuuksien aistimisessa. Näiden ulokkeiden muodostumista ajavat molekyylimekanismit ovat erilaisia; lamellipodia muodostuu Arp2/3-kompleksiproteiineista, jotka sitoutuvat olemassa olevien filamenttien sivuille ja aloittavat uudempien filamenttien kokoonpanon, joka haarautuu kantahehkulangasta. Arp2/3-kompleksin toimintaa säätelee Wasp/Wave-proteiiniperhe, jota puolestaan säätelevät Rho Gtpaasit. Filopodiaalinen kokoonpano tapahtuu juoksumatolla, jossa aktiinimonomeerit lisätään yhteen (piikkipäähän) ja puretaan toisesta (terävästä) päästä tasaisessa tilassa. Useat aktiinia sitovat proteiinit, kuten Ena/Vasp, fascin, ADF/cofilin ja capping-proteiinit säätelevät filopodiaalisen aktiinin kokoontumisnopeutta .
liimojen muodostuminen: Ulokkeiden laajentumiseen liittyy fokusliimoiksi kutsuttujen molekyylirakenteiden kokoaminen, jotka yhdistävät aktiinisytoskeletonin solunulkoiseen matriisiin (ECM). Tämä aloitetaan usein ECM: n komponenttien (ligandien) ja reseptorien (pääasiassa integriinien) välisistä vuorovaikutuksista solupinnoilla, jotka sitten kytkeytyvät erillisiin solunsisäisiin signalointireitteihin ja aiheuttavat useiden teline -, signalointi-ja säätelyproteiinien peräkkäisen rekrytoinnin fokaalisten kiinnikkeiden kohtiin.
Fokusliimat palvelevat kahta tärkeää tehtävää etureunassa: vetopaikkoina, joita vastaan solut tuottavat tensionaalisia voimia työntääkseen itseään eteenpäin, ja mekanosensoreina, jotka välittävät tietoa matriisin fysikaalisista ominaisuuksista solun sisäosiin. Tensionaaliset voimat syntyvät myosiinikimppujen ja fokaalisiin adheesiokohtiin ankkuroitujen aktiinifilamenttien vuorovaikutuksesta sekä kahden molekyylikokoonpanon välisestä supistuvasta aktiivisuudesta.
solujen vaelluskyky perustuu fokaalisten kiinnikkeiden vahvuuteen, johon vaikuttavat muun muassa ligandin tiheys, reseptorin tiheys sekä ligandin ja reseptorin välinen affiniteetti. Esimerkiksi nopeasti vaeltavissa soluissa on hyvin vähän integriiniklustereita ja siksi nämä solut muodostavat hyvin vähän submikroskooppisia kiinnikkeitä. Tasaisesti jakautuneissa integriiniklustereissa olevat solut muodostavat pienempiä fokaalikomplekseiksi kutsuttuja kiinnikkeitä, jotka stabiloivat ulokkeita, mutta voivat myös dissosioitua helposti, mikä johtaa tehokkaaseen migraatioon. Toisaalta solut, joilla on täysikasvuinen polttokiinnitys, ovat hyvin kiinnittyneitä ja siksi ne eivät ole vaeltavia tai liikkuvat hitaasti .
kiinnikkeiden purkaminen: kiinnittymisen purkaminen tapahtuu sekä siirtyvän solun etureunassa että takana. Etureunassa ulokkeen tyvessä olevat vanhemmat kiinnikkeet yleensä pureutuvat, mutta jotkut niistä eivät, vaan kasvavat kypsemmiksi molekyylikokoonpanoiksi. Edessä olevien kiinnikkeiden purkamista säätelevät kinaasit, kuten =FAK ja Src, sekä fosfataasit . Useat tutkimukset tällä alalla ovat johtaneet Src / FAK-välitteisen signalointireitin malliin, jossa näiden kinaasien aktiiviset muodot johtavat Rac: n ja Erk: n aktivoitumiseen. Lopullinen vaste on kiinnikkeiden vaihtuvuus vastauksena aktivointisignaaleihin. Adheesiokiertymä takana on välttämätön hännän takaisinvedolle ja solujen ulkonemiselle eteenpäin, ja sitä säätelee pääasiassa myosiini II-riippuvainen aktiinifilamentin supistuvuus . Lisäksi solunsisäisten kalsiumpitoisuuksien tiedetään olevan avainasemassa tämän solunsisäisen tapahtuman säätelyssä .
