hva er cellemigrasjon og hva er dens fysiologiske relevans?
cellemigrasjon Er den rettede bevegelsen til en enkelt celle eller en gruppe celler som respons på kjemiske og / eller mekaniske signaler. Det er en grunnleggende cellulær prosess som oppstår gjennom livet, starter under embryonisk utvikling og fortsetter til døden, og til tider kan det bidra til patogene tilstander i sykdom.
i et utviklende embryo er cellemigrasjon den drivende faktoren for ulike morfogenetiske hendelser. For eksempel, under gastrulasjon i svært tidlige embryoer, migrerer grupper av celler som ark for å danne de tre kimlagene. Deretter migrerer celler fra kimlagene til forskjellige målsteder, hvor de spesialiserer seg i forskjellige cellepopulasjoner som utgjør forskjellige vev eller organer i embryoet.i voksne organismer skjer cellemigrasjon under vitale cellulære prosesser som vevsfornyelse og reparasjon, hvor gamle eller skadede celler erstattes av migrasjon av nydannede celler fra de underliggende vevslagene. Slike hendelser er avgjørende for å opprettholde vevsintegritet og homeostase. Cellemigrasjon spiller også en rolle i å formidle immunresponser under infeksjoner, hvor fagocytiske celler som nøytrofiler som sirkulerer i blodet, migrerer til infiserte vev og ødelegger invaderende patogener.mens på den ene siden er cellemigrasjon avgjørende for å opprettholde vevshelse og homeostase, på den annen side er uønskede trekkhendelser årsaksmessige faktorer for en rekke patologiske tilstander som inflammatoriske sykdommer, kreft og så videre. Derfor må migrasjon av celler være en tett kontrollert prosess – både i tid og rom-for å opprettholde en homeostatisk tilstand i en organisme .
cellemigrasjon som en syklisk prosess
migreringen av en enkelt celle eller en gruppe celler betraktes som en syklisk prosess, som innebærer polarisering av celler som respons på migrasjonssignaler, forlengelsen av filopodial eller lamellipodial fremspring, dannelsen av adhesjoner mellom cellen og den underliggende matrisen, og pushing av cellene over adhesjonene som et resultat av trekkraftkrefter generert av adhesjonene.
Polarisering av migrerende celler: det første trinnet i retningsmigrering er polariseringen av celler, hvor forsiden og baksiden av cellen blir forskjellige i struktur og molekylær sammensetning. Rho-familien Av Gtpaser, hovedsakelig Rac, Cdc42 og Rho, er en av de viktigste regulatorene for cellepolarisering, med hver av dem som viser lokalisert aktivitet i celler . Mens Rac og Cdc42 viser lokalisert aktivitet i forkant, akkumuleres aktiv Rho på sidene og baksiden av cellen. Cdc42 regulerer OGSÅ MTOC for å lokalisere foran kjernen, nærmere forkanten. Dette formidles Gjennom Cdc42 effektor PAR6, som danner » PAR polaritetskomplekset sammen MED PAR3 og aPKC; aPKC binder seg til tubulinunderenheter på de nylig dannende mikrotubuli og forankrer dem i forkant. Samlingen av mikrotubuli mot forkanten letter levering av last (membran og proteiner) som brukes i dannelsen av celleprojeksjoner .Utvidelse av fremspring: en polarisert celle begynner å legge frem aktinbaserte fremspring i forkant, for eksempel lamellipodia eller filopodia. Lamellipodia dannes som forgrenede, dendritiske nettverk av aktinfilamenter, og er derfor i stand til å presse langs en bredere strekk av membranen. Filopodia, derimot, er dannet som parallelle bunter av aktinfilamenter, og har roller hovedsakelig i å føle de fysiske egenskapene til det ekstracellulære miljøet. De molekylære mekanismene som driver dannelsen av disse fremspringene er forskjellige; lamellipodier dannes Av Arp2 / 3 komplekse proteiner, som binder seg til sidene av eksisterende filamenter og initierer montering av nyere filamenter som avgrener seg fra foreldrefilamentet. Aktiviteten Til arp2 / 3-komplekset reguleres Av Wasp / Wave-familien av proteiner, som igjen reguleres Av Rho GTPases. Filopodial montering skjer gjennom en tredemøllemekanisme, hvor aktinmonomerer blir tilsatt til en (piggete) ende og demontert i den andre (spisse) enden ved en stabil tilstand. En rekke actin-bindende proteiner som Ena/Vasp, fascin, ADF/cofilin, og capping proteiner regulere frekvensen av filopodial actin montering .
Dannelse Av Adhesjoner: Utvidelsen av fremspring er ledsaget av montering av molekylære strukturer kalt fokale adhesjoner som forbinder actin cytoskelettet til den ekstracellulære matrisen (ECM). Dette initieres ofte av interaksjoner mellom KOMPONENTER AV ECM (ligander) og reseptorer (primært integriner) på celleoverflater, som deretter slår på forskjellige intracellulære signalveier og forårsaker sekvensiell rekruttering av flere stillas, signalering og regulatoriske proteiner til steder med fokaladhesjoner.
Fokaladhesjoner tjener to viktige funksjoner i forkant: som trekksteder mot hvilke celler genererer spenningskrefter for å presse seg fremover, og som mekanosensorer som formidler informasjon om de fysiske egenskapene til matrisen til celleinteriøret. Spenningskrefter genereres på grunn av samspillet mellom myosinbunter med aktinfilamenter forankret i fokale adhesjonssteder og kontraktil aktivitet mellom de to molekylære forsamlinger.de migrerende egenskapene til celler er avhengig av styrken av fokale adhesjoner, som påvirkes av faktorer som ligandtetthet, reseptortetthet og affiniteten mellom liganden og reseptoren. For eksempel har raskt migrerende celler svært få integrin-klynger, og derfor danner disse cellene svært få submikroskopiske adhesjoner. Celler med jevnt fordelte integrinklynger danner mindre adhesjoner kalt fokale komplekser som stabiliserer fremspringene, men kan også dissociere lett, noe som fører til effektiv migrasjon. På den annen side er celler med modne fokaladhesjoner svært vedhengende og er derfor ikke-trekkende eller beveger seg sakte .
Demontering av adhesjoner: Adhesjon demontering skjer både i forkant og baksiden av en migrerende celler. I forkant demonterer eldre adhesjoner ved foten av fremspringet vanligvis; men noen av dem vokser ikke og i stedet til mer modne molekylære forsamlinger. Demontering av adhesjoner på forsiden reguleres av kinaser som =FAK og Src, samt av fosfataser . Flere studier på dette området har ført til en modell For Src / FAK-mediert signalvei, hvor aktive former for disse kinasene fører til aktivering Av Rac og Erk. Det endelige svaret er omsetningen av adhesjoner som svar på aktiveringssignaler. Vedheft omsetning på baksiden er avgjørende for hale tilbaketrekning og fremspringet av celler, og er hovedsakelig regulert av myosin II-avhengig aktinfilament kontraktilitet . I tillegg er intracellulære kalsiumnivåer kjent for å spille en nøkkelrolle i å regulere denne subcellulære hendelsen .
