ce este migrarea celulelor și care este relevanța sa fiziologică?
migrarea celulelor este mișcarea direcționată a unei singure celule sau a unui grup de celule ca răspuns la semnalele chimice și / sau mecanice. Este un proces celular fundamental care are loc de-a lungul vieții, începând în timpul dezvoltării embrionare și continuând până la moarte și uneori poate contribui la stări patogene în boală.
într-un embrion în curs de dezvoltare, migrația celulară este factorul determinant pentru diferite evenimente morfogenetice. De exemplu, în timpul gastrulării la embrioni foarte timpurii, grupuri de celule migrează ca foi pentru a forma cele trei straturi de germeni. Ulterior, celulele din straturile germinale migrează în diferite locații țintă, unde se specializează în populații de celule distincte care alcătuiesc diferite țesuturi sau organe din embrion.
în organismele adulte, migrarea celulelor are loc în timpul proceselor celulare vitale, cum ar fi reînnoirea și repararea țesuturilor, în care celulele vechi sau deteriorate sunt înlocuite de migrarea celulelor nou formate din straturile de țesut subiacente. Astfel de evenimente sunt esențiale pentru menținerea integrității țesuturilor și a homeostaziei. Migrația celulară joacă, de asemenea, un rol în medierea răspunsurilor imune în timpul infecțiilor, în care celulele fagocitare, cum ar fi neutrofilele care circulă în fluxul sanguin, migrează către țesuturile infectate și distrug agenții patogeni invadatori.în timp ce, pe de o parte, migrația celulară este vitală pentru menținerea sănătății țesuturilor și a homeostaziei, pe de altă parte, evenimentele migratorii nedorite sunt factori cauzali pentru o serie de stări patologice, cum ar fi bolile inflamatorii, cancerele și așa mai departe. Prin urmare, migrarea celulelor trebuie să fie un proces strict controlat-atât în timp cât și în spațiu – pentru a menține o stare homeostatică într-un organism .
migrarea celulelor ca proces ciclic
migrarea unei singure celule sau a unui grup de celule este privită ca un proces ciclic, care implică polarizarea celulelor ca răspuns la semnalele migratoare, extinderea proeminențelor filopodiale sau lamelipodiale, formarea aderențelor între celulă și matricea subiacentă și împingerea celulelor peste aderențe ca urmare a forțelor de tracțiune generate de aderențe.
Polarizarea celulelor migratoare: primul pas în migrarea direcțională este polarizarea celulelor, în timpul căreia partea din față și partea din spate a celulei devin diferite în structură și compoziție moleculară. Familia Rho de Gtpaze, în principal Rac, Cdc42 și Rho, sunt unul dintre regulatorii cheie ai polarizării celulare, fiecare dintre ele prezentând activitate localizată în celule . În timp ce Rac și Cdc42 prezintă activitate localizată la marginea anterioară, Rho activ se acumulează în părțile laterale și din spate ale celulei. Cdc42 reglează, de asemenea, MTOC pentru a se localiza în fața nucleului, mai aproape de marginea anterioară. Acest lucru este mediat prin efectorul Cdc42 PAR6, care formează ” complexul de polaritate PAR împreună cu PAR3 și aPKC; aPKC se leagă de subunitățile de tubulină de pe microtubulii nou formați și le ancorează la marginea anterioară. Asamblarea microtubulilor spre marginea anterioară facilitează livrarea încărcăturii (membrană și proteine) care sunt utilizate în formarea proeminențelor celulare .
extinderea proeminențelor: o celulă polarizată începe să pună proeminențe pe bază de actină la marginea sa anterioară, cum ar fi lamellipodia sau filopodia. Lamellipodia se formează ca rețele ramificate, dendritice de filamente de actină și, prin urmare, sunt capabile să împingă de-a lungul unei întinderi mai largi a membranei. Filopodia, pe de altă parte, se formează ca fascicule paralele de filamente de actină și au roluri în principal în detectarea proprietăților fizice ale mediului extracelular. Mecanismele moleculare care determină formarea acestor proeminențe sunt diferite; lamellipodia este formată din proteinele complexe Arp2/3, care se leagă de laturile filamentelor preexistente și inițiază asamblarea filamentelor mai noi care se ramifică de filamentul părinte. Activitatea complexului Arp2 / 3 este reglementată de familia de proteine Wasp/Wave, care sunt la rândul lor reglementate de Gtpazele Rho. Asamblarea filopodială are loc printr-un mecanism de rulare, în care monomerii de actină sunt adăugați la un capăt (ghimpat) și dezasamblați la celălalt capăt (ascuțit) la o stare de echilibru. Un număr de proteine care leagă actina, cum ar fi Ena/Vasp, fascinin, ADF/cofilin și proteinele de plafonare reglează rata de asamblare a actinei filopodiale .
formarea aderențelor: Extinderea proeminențelor este însoțită de asamblarea structurilor moleculare numite aderențe focale care leagă citoscheletul actinei de matricea extracelulară (ECM). Acest lucru este adesea inițiat de interacțiunile dintre componentele ECM (liganzi) și receptori (în primul rând integrine) pe suprafețele celulare, care apoi comută pe căi distincte de semnalizare intracelulară și determină recrutarea secvențială a mai multor schele, semnalizare și proteine reglatoare la locurile de aderențe focale.
aderențele focale servesc două funcții importante la marginea anterioară: ca locuri de tracțiune împotriva cărora celulele generează forțe tensionale pentru a se împinge înainte și ca mecanosenzori care transmit informații despre proprietățile fizice ale matricei către interiorul celulei. Forțele tensionale sunt generate datorită interacțiunii fasciculelor de miozină cu filamentele de actină ancorate la locurile de adeziune focală și a activității contractile dintre cele două ansambluri moleculare.capacitățile migratoare ale celulelor se bazează pe puterea aderențelor focale, care este influențată de factori precum densitatea ligandului, densitatea receptorilor și afinitatea dintre ligand și receptor. De exemplu, celulele care migrează rapid au foarte puține clustere de integrină și, prin urmare, aceste celule formează foarte puține aderențe submicroscopice. Celulele cu clustere de integrină distribuite uniform formează aderențe mai mici numite complexe focale care stabilizează proeminențele, dar se pot disocia ușor, ducând la o migrare eficientă. Pe de altă parte, celulele cu aderențe focale mature sunt foarte aderente și, prin urmare, nu sunt migratoare sau se mișcă încet .
demontarea aderențelor: demontarea aderenței are loc atât la marginea anterioară, cât și la partea din spate a unei celule migratoare. La marginea anterioară, aderențele mai vechi de la baza proeminenței se dezasamblează de obicei; cu toate acestea, unele dintre ele nu și în schimb cresc în ansambluri moleculare mai mature. Demontarea aderențelor din față este reglată de kinaze precum =FAK și Src, precum și de fosfataze . Mai multe studii în acest domeniu au condus la un model pentru calea de semnalizare mediată Src/FAK, în care formele active ale acestor kinaze duc la activarea Rac și Erk. Răspunsul final este cifra de afaceri a aderențelor ca răspuns la semnalele de activare. Cifra de afaceri de aderență în spate este esențială pentru retragerea cozii și proeminența înainte a celulelor și este reglementată în principal de contractilitatea filamentului de actină dependentă de miozină ii . În plus, se știe că nivelurile intracelulare de calciu joacă un rol cheie în reglarea acestui eveniment subcelular .
