Испреплетени и фино избалансирани: морфологија ендоплазматског ретикулума, динамика, функција и болести, 4. део

3. ЕР Динамицс

Хитна помоћ није сложена само по својој организацији већ и по свом кретању. Напредак у разумевању динамике ЕР био је спорији од морфологије ЕР, јер тада уски тубули и константно кретање и преуређење мреже чине ЕР изазовним за слику.

Ендоплазматски ретикулум је један од важних органа у ћелијама и има многе важне биолошке функције, као што су синтеза протеина, реакција гликозилације, синтеза и разградња липида, транспорт и складиштење јона, итд. Поред тога, истраживања показују да постоји и блиска веза. између ендоплазматског ретикулума и меморије.

Прво, ендоплазматски ретикулум игра веома важну улогу у одржавању нормалних физиолошких функција неурона. Велики број студија је показао да дисфункција ендоплазматског ретикулума може довести до сметњи у развоју и сазревању неурона, чиме утиче на способност учења и памћења људи. Истовремено, ендоплазматски ретикулум је такође укључен у синаптичку пластичност неурона. Кроз регулацију обрнутог транспорта и ослобађање јона калцијума, учествује у формирању и одржавању синаптичке пластичности као што су дуготрајна потенцирање и дуготрајна депресија.

Друго, истраживања показују да ендоплазматски ретикулум има функцију регулације неуротрансмисије. Ендоплазматски ретикулум директно или индиректно утиче на комуникацију између неурона регулишући синтезу и транспорт неуротрансмитера. Стога, дисфункција ендоплазматског ретикулума може довести до озбиљне неравнотеже неуротрансмитера, што доводи до штетних последица као што су губитак памћења и ментална дегенерација.

Коначно, ендоплазматски ретикулум такође може да синтетише и складишти велике количине липида, укључујући сфингомијелин, који је потребан неуронима. Сфингомијелин је изузетно важан за одржавање стабилности и функције неурона. Дакле, способност ендоплазматског ретикулума да регулише сфингомијелин директно утиче на квалитет рада мозга и памћења људи.

Да сумирамо, однос између ендоплазматског ретикулума и памћења је неодвојив. Јачањем разумевања и регулације функције ендоплазматског ретикулума, можемо боље заштитити и побољшати памћење људи, чиме се побољшава квалитет живота и учења. Види се да морамо побољшати памћење, а цистанцхе десертицола може значајно побољшати памћење јер је цистанцхе десертицола традиционални кинески медицински материјал који има много јединствених ефеката, од којих је једно побољшање памћења. Ефикасност Цистанцхе десертицола потиче од вишеструких активних састојака које садржи, укључујући танинску киселину, полисахариде, флавоноидне гликозиде, итд. Ови састојци могу унапредити здравље мозга на различите начине.

Кликните на Знај краткорочну меморију како да побољшате

Динамика ЕР у ћелијама сисара може се категорисати у три типа: осцилација успостављених елемената мреже; динамика честица унутар лумена или мембране ЕР; и генерисање нових елемената мреже (видети слику 3).

Сврха динамике ЕР је још увек нејасна, али преовлађујућа теорија је да осцилације убрзавају процесе који се одвијају у ЕР олакшавајући кретање луменалних и трансмембранских честица [25,180,181].

3.1. Цитоскелетал Цонтрол оф ЕР Динамицс

Хитна помоћ стално преуређује своју просторну организацију. Импресивна динамика ЕР примећена је у живим култивисаним ћелијама ЦВ1 [182], ћелијама плућа младунчади [23] и конусима раста у култивисаним неуронима [183] ​​много пре открића зеленог флуоресцентног протеина (ГФП), употребом липофилне боје ДиОЦ6.

Нови тубули се могу извући из постојеће мреже и спојити са суседним тубулима или спојевима како би се створиле нове везе, а мрежни полигони се могу формирати и нестати ([182]; Слика 4). Ово кретање покретано мотором микротубула описано је у одељку 3.1.1. Пропорција мреже у листовима и тубулима такође се може динамички мењати.

ЕР листови се реорганизују у тубуле када се рибозоми скину са њихове површине пуромицином [45]. Као што је описано у наставку, инхибиција кретања тубула заснованих на микротубулима може заузврат повећати удео региона налик листовима. Пријављено је да улазак у митозу изазива експанзију листова [37,43,184], иако су друге студије показале појачану митотичку тубулацију [45] коју покрећу РЕЕП 3 и 4 [185].

Таква динамичка реорганизација може помоћи органели да брзо узоркује ћелијски волумен [1] и да одговори на промене у ћелијским потребама и статусу исхране (Одељак 3.1.3).

Мотори микротубула повезани са ЕР нису једини начин на који ЕР ступа у интеракцију са цитоскелетом, а у наредним одељцима описујемо како се тубуле такође могу проширити интеракцијама са растућим микротубулама преко комплекса за везивање врха (ТАЦ) и повезивањем са покретним МЦС.

Такође су наведене статичке интеракције ЕР тубула са микротубулама и улога актинског цитоскелета.

3.1.1. Мицротубуле Моторс Дриве ЕР Динамицс

Ране студије које су користиле ДиОЦ6 су откриле да су ЕР тубули на периферији ћелије често уско повезани са микротубулима [23,183,186], што је потврђено у многим наредним студијама (нпр. [21,38,187]).

Преуређење прстена и гранање тубула се такође дешавају у вези са микротубулама [38]. Деполимеризација микротубула је потпуно инхибирала ЕР тубуле и динамику мреже у ВЕРО ћелијама [20], повећала је количину ЕР у структурама налик на листове и смањила тубуларну мрежу [20,37,38,186,188].

Снимање супер резолуције у живим ћелијама показало је да се ови листови састоје од мешавине морфологија, укључујући дебеле листове, тање листове који садрже нанорупе и густе цевасте мреже [33], што сугерише да микротубуле не само да контролишу положај ЕР мреже већ и доприносе детаљна организација домена ЕР мембране.

Директна визуализација тубула сличних ЕР који се протежу дуж микротубула прво је дошла из ин витро тестова коришћењем екстраката из ћелија ЦВ1 [189] или интерфазних Ксенопус јаја [190] где је видео-појачана диференцијална интерферентна контрастна микроскопија открила да мембранска тубула клизи дуж микротубула. Показало се да су Ксенопус мреже ЕР обележавањем антитела и присуством полисома на површини мембране [19].

Мотилитет је доводио тубуле у контакт један са другим, што је резултирало фузијом тубула [19,20,189] која је била зависна од атластина [184]. Поред тога, и глатки и груби ЕР из јетре пацова формирају покретне мреже када се комбинују са интерфазним цитосолом јајета Ксенопус, показујући очување мотилитета међу врстама и фузију мембране [191]. Међутим, ако је концентрација мембране довољно висока ин витро, мрежа ЕР тубула може да се формира у одсуству микротубула [192].

Моторно вођено клизање ЕР тубула дуж микротубула је од тада много пута визуализовано коришћењем флуоресцентне микроскопије (нпр. [20–22,38]). Пошто су микротубуле оријентисане у већини култивисаних не-неуронских ћелија са својим динамичким 'плус' крајевима према на периферији ћелије, брзо клизање ЕР тубула ка споља захтева мотор микротубула усмерен на плус крај. Оснивач суперфамилије кинезина, кинезин-1, одговоран је за ову покретљивост [20,193,194].

Инхибиција кинезина-1 не само да је инхибирала кретање тубула напоље, већ је такође повећала удео региона ЕР листа на периферији ћелије [20]. С обзиром да се региони налик на листове могу састојати или од акумулираних финих цевастих мрежа [34] или листова који садрже нанорупе [33], биће занимљиво видети да ли ови листови одговарају било којој врсти структуре, или постоји мешавина морфологија, као што се види после третман нокодазолом [33].

Већина кинезина-1 у животињским ћелијама је истетрамерна, која се састоји од две идентичне моторне (КИФ5) подјединице и две идентичне КЛЦ [195]. Кичмењаци експримирају три КИФ5 гена: КИФ5Б се експримира свуда, док су КИФ5А и Ц неуронски обогаћени. Касније ћемо се вратити на КИФ5А пошто мутације изазивају неуродегенеративне болести (Табела 1) [195]. Постоје четири КЛЦ гена, при чему су КЛЦ 1, 2 и 4 широко изражени.

КЛЦ1 постоји у више наизменично спојених облика, при чему је КЛЦ1Б неопходан за покретљивост ЕР [20,193]. Важно питање је идентитет кинезинског-1 рецептора у ЕР. Предложено је неколико кандидата, али постоје упозорења са свим од њих. Могу постојати различити рецептори у неуронским и не-неуронским ћелијама иу различитим ткивима. Кинектин је идентификован коришћењем моноклонског антитела које блокира функцију [196] и везује се за КИФ5 Ц-терминус [197].

Кинектин је укључен у регулацију динамике фокаладезије током хемотаксе промовишући циљање ЕР на фокалне адхезије на предњој ивици ћелије [198,199].

Занимљиво је да је Раб18 неопходан за овај процес и формира тернарни комплекс са кинектином и кинезином-1 [198]. Међутим, кинектин нокаут мишеви нису имали фенотип, са нормалном дистрибуцијом ЕР (и других органела) у КО МЕФ [200].

Штавише, у култивисаним неуронима, ЕР се простире дуж свих аксона, а кинектин се примећује само у телу ћелије [194], у складу са његовом предложеном улогом у одржавању размака ЕР листова [13].

Ипак, смањење кинектина у сиРНА смањило је ЕР мрежну динамику у Цос-7 ћелијама [26]. Интригантно, Раб10 је такође умешан у регулисање формирања ЕРтубула [7] и пријављено је да формира комплекс са ЈИП1, неуронално експримираним кинезинским адаптером, и КЛЦ1, како би се промовисао транспорт секреторних везикула током неуронске поларизације и раста аксона [201].

Да ли је овај комплекс укључен у проширење ЕРтубула у неуронима и да ли је Раб18-кинектин-КИФ5Б комплекс потребан за проширење ЕР тубула у ћелијама које не мигрирају су отворена питања. Други кандидат за ЕР кинезин-1 рецептор је п180 , који дели хомологију са кинектин'скинезин-1 везујућим доменом [202], и који је, као и кинектин, такође локализован на регионе централног листа у не-неуронским ћелијама [13,16,194].

 У култивисаним неуронима, међутим, п180 је локализован не само на листовима у телу ћелије, већ и на тубулима у аксонима, али не и на дендритима [194], алокализација је у складу са везивањем КИФ5. Међутим, вероватно ће деловати као сидриште између ЕР и микротубула пре него као кинезински-1 рецептор (видети одељак 3.1.3). Постоје још два кандидата кинезинских рецептора.

Протрудин (име гена ЗФИВЕ27) је ЕР-резидентни кинезин везујући протеин са кључном улогом у генерисању покретног латеендосом-ЕР МЦС покретљивости, као што је описано у одељку 3.1.2. Међутим, експримиран је на веома ниским нивоима (неоткривен у протеому ћелија ХеЛа [203]), и док његово исцрпљивање са сиРНА доводи до касног груписања ендозома у ћелијском центру [204,205], није јасно какав утицај ово има на дистрибуцију ЕР.

Коначно, показало се да ЕР-локализован трансмембрански ДНК-Ј-домен протеин Б14 у интеракцији са КИФ5Б ствара место за ослобађање вируса СВ40 из ЕР [206], али његово учешће у нормалној динамици ЕР остаје да се тестира.

С обзиром да се ЕР протеже напоље од нуклеарног омотача ка периферији ћелије, неочекивани налаз је био да се ЕР тубули померају ка минусендовима микротубула у интерфазним екстрактима јајета Ксенопус, вођени динеином [19,184,190,207,208].

Ово се уклапа са захтевом да динеин у нуклеарном омотачу покреће пронуклеарну миграцију, која се може реконституисати у овим екстрактима [209]. Међутим, покретљивост ЕР вођена искључиво динеином је настављена чак и у екстрактима направљеним од ембриона након пете деобе ћелије: кретање ЕР зависно од кинезина примећено је само када је коришћен цитосол из ћелијске линије пуноглавца [187].

Недавни рад је пружио задовољавајуће објашњење за овај феномен [210]: перинуклеарни базен ЕР који се акумулира због активности динеина је потребан за склапање великих језгара које се виде у раним ембрионима (ембриони морског јежа и Ксенопуса у овој студији).

Штавише, експресија додатног ретикулона 4б смањила је величину језгара, вероватно смањењем формирања региона ЕР листова [210]. Екстракти јаја Ксенопус такође су открили промене зависне од ћелијског циклуса у динамици ЕР, при чему је кретање вођено динеином инхибирано у екстрактима заустављеним у метафази [184,190,207], док је ЕР покретљивост вођена миозином В на актинским филаментима била активирана [211].

ЕР листови су се акумулирали [184], као што је пријављено у митотским ХеЛа ћелијама [37], иако су друге студије у супротности са тим [45,185]. Динеин није само важан ЕР мотор у ембрионалним ћелијама. Отприлике половина брзих померања тубула ЕР у ВЕРО ћелијама десила се ка ћелијском центру и била су вођена динеином [20].

Штавише, инхибиција динеина је довела до дубоке акумулације ЕР листова на периферији ћелије без утицаја на кретање вођено кинезином [20]. Слично, и динеин и кинезин-1 покрећу покретљивост ЕР тубула у аксонима [194] и дендрити [212,213] култивисаних неурона хипокампуса глодара. До сада, рецептор за динеинон ЕР није идентификован ни у једном систему, за разлику од ЕРЕС (одељак 2.2.2).

Коначни пример покрета микротубула-мотора који укључује ЕР је обезбеђен нуклеарном миграцијом и позиционирањем. Као и горе поменута пронуклеарна миграција, кинезин и динеин координирају нуклеарно позиционирање у многим различитим ситуацијама, као што су током нуклеарне миграције неурона током развоја мозга [214] и нуклеарно кретање у многим фазама развоја Ц. елеганс [215].

Динеин у нуклеарном омотачу је важан за раздвајање центросома у касној Г2/профази и олакшава фрагментацију нуклеарног омотача (прегледано у [216]). Кинезин-1 је такође укључен у центросомско и нуклеарно позиционирање у неполаризованим ћелијама, где се регрутује у нуклеарни омотач помоћу РанБП2 и БИЦД2 [217].

Занимљиво је да је несприн 4 специфично експримиран на спољашњој језгри у поларизованом епителу, где регрутује кинезин-1 који затим транслоцира језгро у базу ћелије [218].

For more information:1950477648nn@gmail.com