Советуем для ознакомления:

Онкология:

Популярные разделы сайта:

Локомоция клеток - стадии, механизмы

Локомоция клеток представляет собой координированный циклический процесс, который включает выпячивание (протрузию) псевдоподий на переднем крае клетки, их прикрепление к внеклеточному матриксу, центростремительное натяжение прикрепившихся псевдоподий, освобождение от контактов с матриксом задней (хвостовой) части клетки. Движущаяся клетка приобретает «локомоторный фенотип»: она сильно поляризована, ее передняя — ведущая по направлению движения — часть имеет вид широкой и тонкой пластинки, по краю которой непрерывно образуются псевдоподии, которые то выпячиваются и прикрепляются к матриксу, то втягиваются обратно; противоположная же (хвостовая) часть клетки ретрактирована и часто имеет вид вытянутого отростка.

Таким образом, локомоция клеток осуществляется посредством псевдоподиальной активности. Образование псевдоподий обусловлено полимеризацией актиновых микрофиламентов на их концах, обращенных к плазматической мембране клетки. Наращивание микрофиламентов создает толкающую силу, которая «выпячивает» участок мембраны в виде широкой ламеллоподии или нитевидной филоподии. Важную роль в локомоции клеток выполняют также микротрубочки.

Их транспортная функция обеспечивает образование псевдоподий преимущественно на каком-то одном из участков клеточного края, который становится ведущим и определяет направление движения клетки. К этому участку по микротрубочкам транспортируются какие-то компоненты, способствующие росту актиновых микрофиламентов, которые и создают толкающую силу для образования псевдоподий.

Кроме того, способность микротрубочек вызывать разборку тех фокальных контактов, которые слишком увеличились в своих размерах, позволяет мигрирующим клеткам ликвидировать старые участки прикрепления, облегчая себе перемещение по поверхности внеклеточного матрикса.

Ламеллоподии, образующиеся на ведущем крае движущейся клетки, прикрепляясь к внеклеточному матриксу, формируют фокальные контакты, которые обеспечивают центростремительное натяжение ламеллоподии. Это натяжение является одной из движущих сил, перемещающих клетку. Другой силой является контракция сети актиновых микрофиламентов, расположенной в зоне кзади от ламеллоподий ведущего края клетки. Эта контракция генерирует механическую силу, «подтягивающую» вперед тело клетки.

локомоция фибробластов
Фибробласты в состоянии локомоции. Клетки сильно поляризованы («локомоторный фенотип»).

Для передвижения клеток необходимо сочетание двух условий: воздействия специфических цитоки-нов — факторов роста и связывания интегриновых рецепторов с внеклеточным матриксом. Передача сигналов от «задействованных» рецепторов факторов роста и от интегринов контролирует не только пролиферацию клеток, но также их локомоцию (см. ниже), поэтому многие факторы роста являются мито-генами-мотогенами, т. е. способны влиять как на пролиферацию, так и на движение клеток. К мито-генам-мотогенам относятся тромбоцитарный и эпи-дермальный факторы роста (PDGF и EGF), фактор роста фибробластов (FGF), «рассеивающий» фактор (scatter factor, HGF/SF) и др..

Одни из этих факторов могут вызывать стимуляцию подвижности и размножения клеток, некоторые — стимуляцию подвижности и торможение роста. При этом реакция на данный фактор может варьировать у разных типов клеток. Особый интерес представляет «рассеивающий фактор» (SF). Это гликопротеин, являющийся сильным митогеном для гепатоцитов и участвующий в регенерации печени (поэтому его называют также фактором роста гепатоцитов — HGF), стимулирует пролиферацию и некоторых других типов эпителиоцитов, а также клеток сосудистого эндотелия. Вместе с тем HGF/SF является сильным мотогеном для различных эпителиальных клеток (например, эпителия молочных желез) и эндотелиоцитов. Мотогенное воздействие HGF/SF на эпителиальный пласт вызывает нарушение межклеточных контактов, изменение дисковидной формы эпителиоцитов, которые приобретают «локомоторный фенотип» и активно мигрируют из пласта.

Связывание митогенов-мотогенов со своими рецепторами «включает» как митогенную Ras — Raf — МАР-киназную сигнальную цепь, так и «морфоге ную» сигнальную цепь от активированного Ras. В этой цепи сигнал от активированного Ras передается через фосфатидилинозит-3-киназу (PI3K) на группу белков, играющих ключевую роль в контроле над организацией и динамикой обеих цитоскелетных систем — актиновых микрофиламентов и микротрубочек. Это — G-белки (малые ГТФазы) семейства Rho: RhoA, Rac1 и Cdc42, которые действуют как молекулярные «двусторонние переключатели», попеременно переходя то в активное состояние при связывании с ГТФ, то теряя активность в результате гидролиза ГТФ до ГДФ.

В активном состоянии G-белки семейства Rho участвуют в передаче сигналов от «задействованных» (т. е. связанных со своими лигандами) рецепторов клеточной поверхности, в частности рецепторов факторов роста и интегриновых рецепторов. Внутриклеточная передача сигналов по «морфогенному» пути Ras — PI3K — Rho-белки вызывает реорганизацию актиновых микрофиламентов и микротрубочек. Реорганизация приводит к изменениям в сборке/ разборке фокальных контактов, индуцирует формирование псевдоподий, изменения морфологии клетки и обеспечивает ее локомоцию. Активация Rho стимулирует сборку актиновых микрофиламентов, усиливает их контрактильность, способствует формированию стресс-фибрилл и связанных с ними фокальных контактов.

Активированный Racl стимулирует полимеризацию актина на плюс-концах разветвляющихся микрофиламентов, обращенных к плазматической мембране, что создает толкающую силу, которая «выпячивает» относительно широкий участок мембраны, формируя ламеллоподию. Сходным образом Cdc42 стимулирует полимеризацию и удлинение актиновых микрофиламентов, после чего происходит вначале конвергенция плюс-концов отдельных микрофиламентов, а затем под действием актинсвязываюшего белка фасцина объединение их в пучок. Последний создает толкающую силу, способствующую образованию узкого псевдоподиального выроста — филоподии.

Сочетания и смена различных форм псевдоподий при распластывании и локомоции клеток обусловлены «каскадной» активацией малых ГТФаз: Cdc42 активирует Racl, последний может активировать Rho.

В последнее время обнаружено стимулирующее влияние гена — опухолевого супрессора ТР53 на псевдоподийную активность и направленное движение клеток. Это действие ТР53 обусловлено его активацией сигнального пути PI3K—Racl в «морфогенной» сигнальной цепи, а также способностью ТР53 усиливать экспрессию рецепторов некоторых факторов роста. Вместе с тем, поскольку ТР53 тормозит продукцию клетками некоторых компонентов внеклеточного матрикса (фибронектина), клетки начинают «пробуксовывать», и поэтому у некоторых типов клеток ТР53 не стимулирует, а тормозит их миграцию.

- Читать "Особенности локомоции трансформированных опухолевых клеток"

Оглавление темы "Адгезия клеток":
  1. Микротрубочки - структура, функции
  2. Стадии распластывания нормальных клеток - механизмы
  3. Особенности распластывания трансформированных опухолевых клеток - механизмы
  4. Функции актинового цитоскелета и фокальных контактов нормальных клеток
  5. Актиновый цитоскелет и фокальные контакты трансформированных опухолевых клеток
  6. Локомоция клеток - стадии, механизмы
  7. Особенности локомоции трансформированных опухолевых клеток
  8. Топографические реакции клеток - виды
  9. Особенности топографических реакций трансформированных опухолевых клеток
  10. Адгезионные взаимодействия клеток друг с другом - механизмы