Informacja

3.11: Cytoszkielet - Biologia

3.11: Cytoszkielet - Biologia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Komórki zawierają skomplikowane układy włókien białkowych, które pełnią takie funkcje, jak ustalanie kształtu komórki, zapewnianie wytrzymałości mechanicznej i poruszanie się. Włókna te uczestniczą w separacji chromosomów w mitozie i mejozie oraz wewnątrzkomórkowym transporcie organelli. Cytoszkielet składa się z trzech rodzajów filamentów białkowych: filamentów aktynowych (zwanych również mikrofilamentami), filamentów pośrednich i mikrotubul.

Filamenty aktynowe

Monomery aktyny białkowej polimeryzują, tworząc długie, cienkie włókna. Mają one średnicę około 8 nm i jako najcieńsze z włókien cytoszkieletu są również nazywane mikrofilamenty (we włóknach mięśni szkieletowych nazywane są „cienkimi” włóknami). Niektóre funkcje filamentów aktynowych to:

  • tworzą pasmo tuż pod błoną plazmatyczną, która
    • zapewnia komórkom wytrzymałość mechaniczną
    • łączy białka transbłonowe (np. receptory powierzchni komórki) z białkami cytoplazmatycznymi
    • szczypie rozdzielając komórki zwierzęce podczas cytokinezy
  • generować strumienie cytoplazmatyczne w niektórych komórkach
  • generować lokomocję w komórkach, takich jak białe krwinki i ameba
  • wchodzą w interakcje z włóknami miozyny („grubymi”) we włóknach mięśni szkieletowych, aby zapewnić siłę skurczu mięśni

Filamenty pośrednie

Te włókna cytoplazmatyczne mają średnią średnicę 10 nm (a zatem mają "pośrednią" wielkość między włóknami aktynowymi (8 nm) i mikrotubulami (25 nm) (jak również grubymi włóknami włókien mięśni szkieletowych). Istnieje kilka rodzajów pośrednich włókien filament, każdy zbudowany z jednego lub więcej charakterystycznych dla niego białek.

  • keratyny znajdują się w komórkach nabłonka, a także tworzą włosy i paznokcie;
  • jądrowy laminy tworzą siatkę, która stabilizuje wewnętrzną błonę otoczki jądrowej;
  • neurofilamenty wzmocnić długie aksony neuronów;
  • wimentyny zapewniają siłę mechaniczną komórkom mięśniowym (i innym).

Pomimo swojej różnorodności chemicznej, włókna pośrednie odgrywają podobną rolę w komórce: zapewniają strukturę wspierającą w komórce. Na przykład jądro w komórkach nabłonkowych jest utrzymywane w komórce przez przypominającą koszyk sieć włókien pośrednich wykonanych z keratyny.

Różne rodzaje nabłonków wykorzystują różne keratyny do budowy włókien pośrednich. Stwierdzono ponad 20 różnych rodzajów keratyn, chociaż każdy rodzaj komórki nabłonkowej może wykorzystywać nie więcej niż 2 z nich. Do 85% suchej masy komórek nabłonka płaskiego może składać się z keratyn.

Mikrotubule

Mikrotubule to proste, puste w środku cylindry, których ścianka składa się z pierścienia z 13 „protofilamentów” i ma średnicę około 25 nm. Są różnej długości, ale mogą rosnąć 1000 razy tak długo, jak są szerokie. Są one budowane przez montaż dimerów alfa tubulina oraz beta tubulina. Mikrotubule znajdują się zarówno w komórkach zwierzęcych, jak i roślinnych. W komórkach roślinnych mikrotubule powstają w wielu miejscach rozproszonych po komórce. W komórkach zwierzęcych mikrotubule powstają w centrosom. Dołączony koniec nazywa się minus koniec; drugi koniec to plus koniec.

Mikrotubule rosną na plus koniec przez polimeryzację dimerów tubuliny (zasilanych hydrolizą GTP) i kurczenie się przez uwalnianie dimerów tubuliny (depolimeryzacja) na tym samym końcu. Uczestniczą w wielu różnych działaniach komórkowych. Większość dotyczy ruchu. Ruch zapewniają białkowe „silniki”, które wykorzystują energię ATP do poruszania się wzdłuż mikrotubuli.

Silniki mikrotubulowe

Istnieją dwie główne grupy silników mikrotubulowych kinezyny (większość z nich porusza się w kierunku dodatniego końca mikrotubul) i dyneiny (które zbliżają się do końca minusa)

Przykłady

  • Szybki transport organelli, takich jak pęcherzyki i mitochondria, wzdłuż aksonów neuronów, odbywa się wzdłuż mikrotubul, których dodatnie końce są skierowane w stronę końca aksonu. Silniki to kinezyny.
  • Migracja chromosomów w mitozie i mejozie odbywa się na mikrotubulach tworzących włókna wrzeciona. Jako silniki wykorzystywane są zarówno kinezyny, jak i dyneiny

Rzęski i wici

Rzęsy i wici zbudowane są z szeregu mikrotubul.


Preseniliny

Prezeniliny są konserwatywnymi ewolucyjnie białkami transbłonowymi, które regulują cięcie pewnych innych białek w ich domenach transbłonowych. Kliniczne znaczenie tej regulacji pokazuje udział mutacji prezenilin w 20-50% przypadków dziedzicznej choroby Alzheimera o wczesnym początku. Chociaż dokładny mechanizm molekularny leżący u podstaw funkcji lub dysfunkcji prezenilin pozostaje niejasny, uważa się, że prezeniliny są częścią kompleksu białek, które wykazują aktywność rozszczepiania sekretazy γ, która ma kluczowe znaczenie w patogenezie choroby Alzheimera. Mutacje w prezenilinach zwiększają produkcję dłuższych izoform peptydu amyloidu β, które są neurotoksyczne i podatne na samoagregację. Badania biochemiczne wskazują, że prezeniliny nie działają same, ale działają w dużych heteromerycznych kompleksach białkowych, których składniki i rdzeń enzymatyczny są przedmiotem wielu badań i kontrowersji, jednym z podstawowych składników jest nikastryna. Pierwszorzędowa sekwencja prezeniliny jest niezwykle dobrze zachowana u eukariontów, co sugeruje pewną funkcjonalną konserwację, defekty spowodowane przez mutacje w homologu prezeniliny nemotody mogą być uratowane przez ludzką prezenilinę.


Część 2: Mechanika i dynamika gwałtownej ruchliwości komórek

00:07.2 Witam. Jestem Julie Theriot.
00:10.0 Jestem profesorem na Uniwersytecie Stanforda.
00:12.2 A do drugiej części mojego
00:14.0 Prezentacja iBioSeminars dzisiaj,
00:15.2 Chciałbym zagłębić się w szczegóły
00:17.1 mechaniki i dynamiki
00:19.1 szybkiej ruchliwości komórek.
00:21.0 Teraz, aby zacząć tutaj,
00:23.0 widzimy dwa obrazy szczególnego rodzaju
00:26.0 bardzo szybko poruszająca się komórka
00:27.1, który pochodzi ze skóry ryby, zwanej keratocytem.
00:29.3 Po lewej stronie mamy stałą komórkę
00:31.2, który został oznaczony jako aktyna nitkowata,
00:33.2, więc możesz zobaczyć dystrybucję
00:35,1 cytoszkieletu aktynowego w całej komórce.
00:38.1 Po prawej mamy obraz wideo
00:40.3 tego samego rodzaju poruszającej się komórki
00:42.1 w tym samym kierunku
00:44.1, że stała komórka była w tym czasie
00:46.1 zamrożone z formaldehydem.
00:47.3 A o czym chciałbym szczególnie porozmawiać
00:49.2 to sposób, w jaki wszystkie różne maszyny molekularne
00:51.3, które muszą działać w kontekście
00:53.2 ruchomej komórki
00:55.0 są w stanie koordynować ze sobą
00:57.0 aby uzyskać to niesamowicie gładkie i eleganckie
00:59.1 ruch ślizgowy
01:00.2, które widzisz w szybko poruszających się komórkach.
01:03.1 Skupiając się trochę na szczegółach
01:06.0 tych molekularnych maszyn.
01:07.2 są to rzeczy, które były intensywnie badane
01:10.0 przez biochemików i biologów komórkowych
01:11.1 przez wiele dziesięcioleci,
01:12.2 iw tym momencie jesteśmy całkiem znajomi
01:14.3 z wieloma niezbędnymi białkami
01:17.1 i, do pewnego stopnia nawet może wystarczyć,
01:19.1 do generowania sił i dynamiki?
01:21.3, które widzimy związane z ruchliwością komórek.
01:24.1 I ogólnie, dla procesów biologicznych komórek na dużą skalę
01:26.2 jak ruchliwość,
01:28.0 białka w komórce
01:29.2 które są odpowiedzialne za tego rodzaju zachowanie
01:31.2 układają się w nanomaszyny?
01:34.3 gdzie wiele różnych białek będzie ze sobą współpracować.
01:37.2 A teraz jedna nanomaszyna, która jest bardzo ważna
01:39,2 w ruchliwości komórek
01:41.0 to montaż rozgałęzionych struktur aktynowych
01:42.2 na przedniej krawędzi ruchomej komórki,
01:45.1 i w pierwszej części tej prezentacji
01:48.0 omówiłem szczegółowo
01:50.2 o tym, jak zidentyfikowano te różne komponenty
01:52.2 i jak mają ze sobą współpracować.
01:54.2 Ale ta szczególna mała nanomaszyna
01:56.1 rosnących włókien aktynowych
01:57.3 naciskanie na membranę r
01:59.2 eally działa tylko
02:01.1 w tej bardzo przedniej części komórki,
02:02.3 zaledwie kilka mikronów z powrotem od błony plazmatycznej
02:04.2 na samej krawędzi natarcia.
02:07.1 Kolejna nanomaszyna, która również była dość intensywnie badana
02:09.2 i jest bardzo ważny dla ruchliwości
02:11.1 pokazano tutaj.
02:12.2 Jest to adhezja, która faktycznie wiąże komórkę z podłożem,
02:16.1 umożliwiając mu generowanie przyczepności
02:18.2, aby mógł ruszyć do przodu,
02:20.1 i tutaj również zidentyfikowano wiele składników białkowych,
02:23.2 i w tym szczególnie pięknym przykładzie
02:25.1 z laboratorium Clare Waterman
02:27.0 nawet orientacja przestrzenna wszystkich różnych komponentów
02:29.1 zostały bardzo dokładnie zmierzone
02:31.0 względem siebie.
02:33.0 Ale ta konkretna nanomaszyna
02:34.2 to sprawia, że ​​ta dobrze zorganizowana adhezja
02:36.2 naprawdę działa tylko w, znowu,
02:38.2 bardzo mała strefa z tyłu celi.
02:41.0 A żeby zrozumieć…
02:42.2 ogólny proces ruchliwości komórek.
02:44.1, gdy komórka porusza się do przodu,
02:46.0 to niesamowite, jak dobrze wszystkie te rzeczy
02:48.1 wydają się być ze sobą skoordynowane.
02:50.0 Komórka wygląda jak
02:52.0 ślizganie się po podłożu bez zmiany kształtu,
02:53.3 mimo, że musi łączyć włókna aktynowe jak szalony
02:57.1 na krawędzi natarcia, aby popchnąć tę membranę do przodu,
02:59.1, a potem trzeba budować, a potem demontować
03:01.2 zrosty z tyłu.
03:03.0 Wszystkie te rzeczy muszą być skoordynowane
03:04.3, aby wydarzyło się w tym samym tempie,
03:06.2 tak, że lewa strona komórki
03:08.1 porusza się w tym samym tempie, co prawa strona komórki
03:10.0 więc może iść prosto,
03:11.2 tak, że przód się rozciąga
03:13.2 dokładnie w takim samym tempie, w jakim cofa się plecy
03:15.0, aby wyglądało na to, że idzie do przodu
03:16.2 bez zmiany jego rozmiaru.
03:18.2 Myślę, że to naprawdę fundamentalne i interesujące pytanie,
03:21.3 o tym, jak wszystkie te różne nanomaszyny?
03:23.1 mogą koordynować się ze sobą
03:25.2 na całej rozpiętości celi,
03:27.0, który ma dziesiątki mikronów średnicy,
03:29.0 o tyle rzędów wielkości większe
03:31.2 niż z pewnością poszczególne białka
03:33.0, które tworzą maszynę,
03:34.1, ale nawet każdy z tych indywidualnych zgromadzeń na własną rękę.
03:37.3 Aby odpowiedzieć na tego rodzaju pytania…
03:40.2 o tym, jak uzyskać koordynację na dużą skalę
03:41.3 w ruchomych komórkach,
03:43.0 wykorzystaliśmy dużą przewagę
03:44.2 tych komórek skóry ryb,
03:46.0, więc chciałbym podać trochę tła
03:47.1 o tym, skąd pochodzą
03:48.2 i jak je izolujemy.
03:50.1 Okazuje się, że prawie wszystkie ryby
03:52.1 i wiele innych płazów
03:53.2 mają dwuwarstwowy naskórek,
03:55,2 i podstawna warstwa tego naskórka
03:58.1 składa się z tych komórek
04:00.1, które wydają się być wyspecjalizowane
04:01.2 dla bardzo szybkiego gojenia się ran.
04:03.2 Tak więc w kontekście ryby,
04:05.0 kiedy są łuski
04:06.3 wychodzenie z boku ryby,
04:08.2 naskórek faktycznie owija się wokół łuski,
04:12.0 więc jeśli wejdziesz z parą tępych kleszczyków
04:13.3 i zerwać łuskę z ryby
04:16.1, a następnie umieścić to w kulturze,
04:17.2 łuska pojawia się wraz z odrobiną skóry
04:20.1 tuż przy krawędzi.
04:21.2 Ryba nie jest z tego zadowolona,
04:23.2, ale może wzrosnąć na nową skalę,
04:24.3 i faktycznie odwracając wagę
04:26.1 jest częścią normalnego procesu regeneracji skóry,
04:29.2 więc nie powoduje większych szkód.
04:32.1 Ale w międzyczasie, w kulturze,
04:33.2 teraz mamy tę skalę
04:35.0 z odrobiną skóry, która właśnie owinęła się wokół jej czubka,
04:36.2 i komórki na krawędzi
04:38.3 tego kawałka tkanki
04:40.1 zasadniczo uważam, że powierzchnia ryby
04:42.1 został ranny,
04:43.3, a więc ich odpowiedź
04:45.1 jest próba rozpoczęcia czołgania się na zewnątrz
04:47.0, aby zamknąć tę lukę,
04:48.2, więc możesz zobaczyć tutaj,
04:50.0 zarówno na dole, jak i na górze tej konkretnej skali,
04:53.0 te duże skupiska komórek
04:54.2, które zaczynają odchodzić jako arkusze nabłonkowe
04:56.3, a potem w końcu zerwać, aby zrobić
04:59.0 wszystkie te małe pojedyncze komórki, które wydają się iść
05:01.1 brzęczenie mniej więcej na własną rękę.
05:03.1 Teraz możemy przyjrzeć się temu samemu procesowi
05:04.3 przy większym powiększeniu,
05:06.2 tutaj na krawędzi prześcieradła
05:08.0 jakby pierwszy zaczął spadać,
05:09.2 i znowu tutaj,
05:11.0 tak wyglądają izolowane komórki
05:12.2 po oderwaniu się od nabłonka.
05:14.2 I mam nadzieję, że umiesz to docenić
05:16.0 od oglądania tych filmów
05:17.2 dlaczego te komórki są tak spektakularnym systemem modelowym
05:19.1 do studiowania mechaniki ruchliwości komórek.
05:21.2 Poruszają się niezwykle szybko.
05:23.1 Są jednymi z najszybszych znanych komórek zwierzęcych.
05:26.1 Mają też bardzo charakterystyczną cechę:
05:28.1 stereotypowa geometria,
05:30.0, co bardzo dobrze ilustruje ta komórka.
05:32.1 Ma bardzo duży, płaski,
05:35.1 szerokie lamellipodium, które jest jego ruchomym organem,
05:37.2, a następnie przenosi całą resztę swoich organelli,
05:40.0 jego jądro, jego aparat Golgiego,
05:41.2 nawet wszystkie jego mikrotubule,
05:43.1 nosi w tym małym opakowaniu ciała komórki
05:45.3 że po prostu trzyma się za nim.
05:48.2 Ruch jest bardzo szybki,
05:50.0 ruch jest bardzo trwały,
05:51.2 ruch jest zasadniczo jednokierunkowy
05:53.1 - to znaczy, że tak naprawdę nie mają bardzo silnej tendencji
05:55.0 do zmiany.
05:56.1 Więc zasadniczo poruszają się w stanie ustalonym.
05:59.1 Fakt, że ruch jest tak regularny
06:01.0 i jest tak stereotypowe
06:02.2 czyni go bardzo dobrym do analiz biofizycznych
06:04.1 tego rodzaju, w który będę się dzisiaj zagłębiać.
06:08.2 To pokazuje trochę więcej szczegółów
06:10.2 o tym, jak zorganizowany jest cytoszkielet w tych konkretnych komórkach,
06:13.1 i w tym pięknym
06: 15.1 ustrukturyzowana mikrografia oświetleniowa
06:16.3 zrobione przez mojego ucznia Sunny Lou,
06:18.2 możesz zobaczyć rozkład filamentów aktynowych, pokazany na zielono,
06:21.1 włókna miozyny-II, czyli kurczliwa miozyna, pokazana na czerwono,
06:25.2 i wrócimy do roli miozyny
06:27.1 w tej koordynacji całkiem sporo.
06:29.2 I wtedy również możesz zobaczyć oznaczone na niebiesko
06:31.2 ogniskowe zrosty
06:33.1 które przyczepiają komórkę do podłoża.
06:35.2 I schematycznie,
06:37.1 pokazano tutaj, patrząc na celę od góry,
06:39.3 możesz zobaczyć rozgałęzioną sieć filamentów aktynowych
06:42.1 jest zorientowany przede wszystkim na przód komórki
06:45,2 a potem z tyłu celi,
06:47.1 tutaj na dole,
06:48.2 widać, że włókna się zmieniły
06:50,1 w celu utworzenia tych równoległych wiązek
06:51.3 które są organizowane przez miozynę.
06:54.1 Teraz, jeśli weźmiemy przekrój poprzeczny
06:55.3 przez jedną z tych komórek i spójrz na nią z boku,
06:58.1 wygląda jak czapka z daszkiem,
06:59.2 gdzie lamellipodium jest bardzo, bardzo cienkie i płaskie,
07:02.2 tylko około 200 nanometrów od góry do dołu,
07:05.0 i ciało komórki może wznieść się na wysokość kilku mikronów.
07:11.0 Gdy te komórki posuwają się do przodu,
07:12.1 podążają tymi samymi ogólnymi krokami
07:14.1 ruchliwości komórek opartej na aktynie
07:15.2, które są wspólne dla wielu innych ruchliwych komórek zwierzęcych
07:18.1, a także duża liczba
07:20.0 eukariotyczne organizmy jednokomórkowe,
07:21.2 takie jak ameba.
07:23.1 Ogólnie rzecz biorąc, pierwsza rzecz, która musi się wydarzyć
07:25.2 czy komórka musi ustalić polaryzację,
07:27.2 to znaczy, musi odróżnić przód od tyłu.
07:30.0 A potem musi być w stanie wysunąć krawędź natarcia,
07:32.1 i w tej celi,
07:33.2 jak w wielu innych ruchliwych komórkach,
07:35.1 siła dla tego rozszerzenia
07:37.0 uważa się, że jest napędzana przez samą polimeryzację aktyny.
07:40.1 W miarę poszerzania nowej krawędzi natarcia,
07:42.0 musi tworzyć nowe zrosty z podłożem,
07:45.1 i jednocześnie być w stanie napiąć jego tył,
07:49.0, aby przenieść ciało komórki do przodu,
07:51.2, a następnie wycofać i rozmontować
07:53.2 zrosty z tyłu.
07:57.3 Jedna z zabawnych rzeczy związanych z keratocytami
08:00.2 czy rzeczywiście można zademonstrować w tych komórkach?
08:02.2 wszystkie niezbędne elementy
08:04.2 za cały cykl ruchliwości
08:06.1 są zawarte tylko w lamellipodium
08:09.0 - właściwie nie potrzebujesz żadnego wkładu z ciała komórki.
08:11.2 I to zostało po raz pierwszy udowodnione w tym naprawdę klasycznym
08:14.1 1984 eksperyment Ursuli Euteneuer i Manfreda Schliwy,
08:18.0 gdzie pokroili małe kawałki
08:20,2 z lamellipodium keratocytu,
08:22.2 pozostawiając ciało komórki za sobą,
08:24.1 i mogli zobaczyć, że te małe fragmenty
08:26.1 lamellipodium keratocytu
08:27.3 byli w stanie kontynuować samodzielną translokację,
08:30.2 i poruszaj się z prawie taką samą prędkością
08:32.1 i prawie tak samo wytrwale
08:34.2 jak cała cela była nienaruszona.
08:38.0 Ten film pokazuje współczesną rekonstrukcję tego eksperymentu
08:40.2 zrobiła to moja uczennica Erin Barnhart.
08:42.2 Tutaj widzisz fragment, który został
08:45.0 odizolowany od ciała komórkowego
08:46.2 to nic innego jak lamellipodium,
08:48.3 z wszystkimi tymi dynamicznymi strukturami cytoszkieletu w środku.
08:51.1 A kiedy film jest odtwarzany, możesz zobaczyć
08:53.2 bardzo ładnie się czołga,
08:54.2 ma czysty przód i czysty tył.
08:56.2 Zaraz przeczołga się nad małym kawałkiem schmutza na szkiełku nakrywkowym
08:59.1, który faktycznie się rozdzieli
09:02.0 ten pełzający blaszkowaty fragment na dwa kawałki.
09:05.1 Połączenie membranowe między nimi zanika
09:07.0 i oboje są w stanie samodzielnie się czołgać,
09:09.1, aż w końcu zostaną pokrojone w jakąś jednostkę
09:11.2 to za mało, by filmować.
09:13.3 Tak więc z tym systemem
09:15.2 mamy korzystną geometrię
09:17.0 -- to bardzo, bardzo proste, bardzo powtarzalne z jednej komórki do drugiej --
09:19.2 i mamy też dość prosty, samodzielny system
09:22.0 gdzie wiemy, że to tylko
09:24,2 składniki lamellipodium
09:26.1, które są niezbędne do trwałej ruchliwości.
09:28.2 Z analizy zachowania tych komórek…
09:31.2 przez wiele lat,
09:33.0 moja grupa była w stanie zidentyfikować i konkretnie
09:35.1 zmierzyć wkład wszystkich
09:38.1 różne elementy generujące siłę
09:40.0, które pomagają komórce się poruszać,
09:41.2 i wszystkie są tutaj zilustrowane.
09:43.3 Na krawędzi natarcia mamy polimeryzację aktyny,
09:46.1, który jest pokazany na czerwono,
09:47.2, która wypycha membranę na zewnątrz,
09:49.1 i że polimeryzacja jest w rzeczywistości przeciwna
09:51,2 przez naprężenie w płaszczyźnie membrany.
09:54.1 I to napięcie służy…
09:55.3 oba działają jako bariera
09:58.0 wzrost filamentu aktynowego napiera,
10:00.2 a także faktycznie
10:02.0 pomaga koordynować ruch
10:04,2 na całej powierzchni komórki,
10:06.1, jak zobaczymy nieco bardziej szczegółowo.
10:08.1 Są też zrosty, które muszą się przyczynić,
10:12.0 i te zrosty są montowane z przodu
10:14.0, a następnie zdemontowany z tyłu.
10:16.1 A potem są siły kurczliwe, które są napędzane przez miozynę,
10:18.2 działając głównie z tyłu.
10:21.0 Ponieważ dochodzi do skurczu miozyny
10:23.1 z tyłu i ściśnięcie cytoszkieletu do wewnątrz,
10:25.2, który faktycznie tworzy napastnik
10:27,3 hydrodynamiczny przepływ płynu
10:29.1, który tryska płynem przez siatkę lamellipodium
10:32,3, aby dostarczyć komponenty do przedniej części krawędzi natarcia.
10:36.1 Jak już powiedziałem, udało nam się zmierzyć
10:38.2 ilościowy wkład każdej z tych różnych sił
10:40.3 w kontekście tego bardzo prostego rodzaju ruchliwej komórki,
10:44.0 i co chciałbym zrobić w ciągu najbliższych kilku minut
10:45.2 podzielę się z wami kilkoma najważniejszymi rzeczami
10:48.1, którego się nauczyliśmy
10:49.2, które są nieco zaskakujące z perspektywy czasu
10:51.1, jak ta koordynacja może działać
10:53,1 na tak dużą skalę.
10:56.0 Aby dokonać tego rodzaju pomiarów,
10:57.2 musieliśmy opracować metody
10:59.3 zarówno dla bardzo dokładnego pomiaru zachowania komórek,
11:02.3, a także metody zakłócania zachowania komórek
11:05.2, abyśmy mogli zrozumieć, jakie aspekty
11:07.3 były zależne od innych aspektów.
11:09.3 Tak więc jeden przykład pomiaru, który możemy wykonać,
11:12.3 pokazany tutaj w filmie Cyrusa Wilsona,
11:16,0 to śledzenie ogólnego ruchu sieci aktynowej
11:20.0 przy użyciu techniki zwanej mikroskopią plamkową
11:22.2, który został pierwotnie opracowany przez Clare Waterman.
11:24.2 I w tej technice,
11:26,1 ogniwa poddaje się elektroporacji niewielką ilością
11:28,2 barwnika fluorescencyjnego, który wiąże się z włóknami aktynowymi,
11:31.0 ale wystarczająco mała ilość, aby
11:33.0 zamiast jednolitego oznaczania całej komórki
11:35.1 zamiast tego widzisz ten mały, cętkowany, teksturowany wzór.
11:38.2 A potem, jeśli weźmiemy filmy
11:40.0 jak zejdzie z mikroskopu,
11:41.2, czyli to, co widzisz na górze,
11:43.2, a następnie przekształcić je w inny układ odniesienia,
11:47.1 gdzie zamiast patrzeć na komórkę w laboratoryjnym układzie odniesienia,
11:50.0 tłumaczymy teraz wszystko
11:52.2 tak jakby komórka miała przymocowaną do głowy kamerę GoPro,
11:55.2 i patrzymy na samą komórkę
11:58.1 z własnego punktu widzenia.
12:00.0 Teraz możesz zobaczyć trochę więcej szczegółów w zakresie.
12:03.2 zarówno w kontraście fazowym, jak i przy użyciu tej fluorescencyjnej mikroskopii plamkowej,
12:06.1 jak wszystko w komórce się porusza.
12:08.1 Patrząc na fluorescencyjne plamki,
12:10.0 Mam nadzieję, że teraz docenisz
12:11.2, że cała sieć aktynowa spływa w dół
12:14.1 od przodu do tyłu komórki
12:16.1 w układzie odniesienia komórki,
12:18.1 i jest również zbierany do wewnątrz na boku,
12:20.1 z tyłu tutaj,
12:21.2 gdzie miozyna jest w stanie ją skurczyć.
12:24.1 Teraz, kiedy już będziemy mogli dokonać przesunięcia układu odniesienia
12:26.3 i spójrz na rzeczy z punktu widzenia komórki,
12:28.3 Cyrus Wilson mógł współpracować z
12:31.3 Gaudenz Danuser i ludzie w jego laboratorium,
12:34.0 w tym Lin Ji,
12:35,2 opracowanie metod ilościowych dla
12:37.3 mierzenie przepływu całego tego materiału
12:39.3 w lamellipodium bardzo precyzyjnie,
12:41.2 i był w stanie zmapować, ogólnie,
12:44.0 jak ruch tych cząstek?
12:45,2 zależy od lokalizacji wewnątrz celi.
12:47.2 Tak więc, tutaj z laboratoryjnego układu odniesienia,
12:49.2 widać, że ruch cząstek
12:51,2 w odniesieniu do podłoża to właściwie bardzo mało,
12:54.3 to znaczy, że aktyna jest właściwie nieruchoma
12:56,2 w odniesieniu do szkła, po którym czołga się komórka,
12:59.1 z wyjątkiem samego tyłu, gdzie widać ten masywny
13:02.0 zamiatanie do wewnątrz napędzane przez miozynę.
13:03.3 Jeśli jednak spojrzysz z punktu widzenia komórki,
13:06.0 widzisz, jest niski strumień,
13:08.0 duże obroty stale bieżni sieci aktynowej,
13:11.2 gdzie montuje się z przodu
13:13.1, a następnie rozłożenie pod ciałem komórki.
13:17.0 Tak więc, aby spróbować zrozumieć ten proces
13:18.3 montażu i demontażu trochę lepiej,
13:21.0 chcieliśmy też móc
13:22.2 manipulować zachowaniami komórek,
13:24.1, aby ich zaniepokoić, abyśmy mogli na to patrzeć
13:26.1 jak reagowali na zmiany w swoim środowisku.
13:28.2 I jeden rodzaj perturbacji
13:30.1 to było naprawdę bardzo pouczające
13:32.0 za zrozumienie, jak te rzeczy łączą się ze sobą
13:33.2 została opracowana przez Erin Barnhart,
13:35,2 konkretnie tam, gdzie była w stanie
13:37.2 zmienić stopień przyczepności,
13:39,2 lub stopień lepkości,
13:41,1 podłoża, po którym pełzały komórki.
13:43.2 Odkryła, że ​​kiedy komórki
13:45,3 są na jakimś umiarkowanie lepkim podłożu,
13:47.1 poruszają się dokładnie w ten sam sposób
13:49.1 że będą na szkle
13:51.1 lub w rzeczywistości na powierzchni aminale.
13:53.2 Po umieszczeniu na podłożach mniej lepkich,
13:55,2 więc te, które były bardziej śliskie,
13:57.3 widać, że komórki faktycznie zmieniają kształt
13:59.2 #NAZWA?
14:01.0 i widać kumulację tych cech
14:03.1 plisy w ich lamellipodium,
14:04.3 gdzie dopływ aktyny
14:06.2 jest teraz faktycznie szybszy niż ruch komórki,
14:09.1, więc naprawdę kręci kołami
14:11.1, ponieważ nie jest w stanie zapanować nad swoją powierzchnią.
14:14.1 Teraz, co najciekawsze, myślę,
14:16.1 przy nakładaniu na podłoża o wysokiej przyczepności,
14:18.1 ich zachowanie zmienia się bardzo dramatycznie,
14:20.1 i zamiast tego ruchu w stanie ustalonym
14:23.0 gdzie płyną jednostajnie do przodu,
14:24.3 robią teraz zupełnie szaloną rzecz
14:26.1 wyrzucania małych kawałków lamellipodium
14:28.0, które wydają się przesuwać na boki.
14:30.3 A my próbujemy to rozgryźć
14:33.0 jak działają te wszystkie rzeczy,
14:34.1, ale mam nadzieję, że potrafisz to docenić
14:36.3 bardzo, bardzo prosta ruchoma komórka
14:39.2 to wydaje się, no wiesz, trochę rozebrane,
14:41.0 zminimalizowana, niczym mydelniczka derby wersja ruchomej komórki,
14:44.0 nawet to jest w stanie ekstremalnie
14:46.1 rozszerza jego zachowanie w zależności od wskazówek
14:48.3, że pochodzi z otoczenia,
14:50,1 w tym konkretnym przypadku,
14:51,2 wskazówki mechaniczne w postaci lepkości podłoża.
14:56.3 Kilka przykładów
14:59.0, o którym chcę wam opowiedzieć
15:00.3 mają głównie do czynienia z zaskakującymi rolami miozyny.
15:03.2 Teraz miozyna, oczywiście,
15:05.0, które znamy głównie w kontekście mięśni szkieletowych,
15:07.2 gdzie jest w stanie zarażać sarkomery
15:09,3 przez przesuwanie stabilnych szyków filamentów aktynowych
15:12.1 względem siebie.
15:14.2 Miozyna w komórkach niemięśniowych,
15:16.0 miozyna II w komórkach niemięśniowych,
15:17.2 działa również jako białko kurczliwe,
15:20.1 i jego montaż jest uregulowany,
15:22.1, więc stan monomeryczny miozyny
15:25.0 w komórkach niemięśniowych
15:26.2 składa się na siebie,
15:28.1 a następnie, gdy otrzyma odpowiedni sygnał,
15:30,2 fosforylacja
15:34.1 regulujące łańcuchy lekkie na miozynie
15:35.3 umożliwia jej rozszerzenie na zewnątrz
15:37.3, aby mógł następnie połączyć się w dwubiegunowe grube włókna
15:39.2, które są znacznie bardziej podobne do organizacji wewnątrz mięśni.
15:42.2 A więc przyjrzymy się miozynie w keratocytach.
15:45.1 widać, że z przodu jest bardzo mało miozyny,
15:48.1 gdzie aktyna aktywnie polimeryzuje,
15:50.2 a zamiast tego jest całkiem sporo miozyny
15:52,1 zaraz z tyłu,
15:53.2, a w szczególności w tych bardzo jasnych miejscach
15:55,2 po obu stronach ciała komórki.
15:59.0 Dobrze, więc mając to wszystko na uwadze,
16:00.2 wróćmy teraz do kwestii montażu i demontażu.
16:03.2 Jedną z rzeczy, które możemy teraz zmierzyć,
16:06.0 że możemy śledzić ruch aktyn
16:07.2 i wiedz, gdzie znajdują się te wszystkie inne elementy,
16:09.3 czy Cyrus był w stanie to rozgryźć?
16:12.1 jak zrobić mapę,
16:14.0 ilościowo,
16:15.2 ile montażu i demontażu cytoszkieletu aktynowego
16:17.2 ma miejsce w kontekście całej komórki.
16:20.1 I odkrył, że zgromadzenie
16:22.1 jest mocno nastawiony na krawędź natarcia,
16:24.1 dokładnie w środku przedniej krawędzi natarcia,
16:26.3, czego oczekiwaliśmy,
16:28.3 ale demontaż nieoczekiwanie,
16:31.0 został znaleziony w tych dwóch bardzo intensywnych miejscach
16:33.3 po obu stronach ciała komórki.
16:36.0 I Cyrus to rozpoznał
16:38.2 te lokalizacje były faktycznie
16:40.1 bardzo podobne do miejsc, w których znaleźliśmy miozynę.
16:43.1 Teraz możemy również przyjrzeć się rozkładowi
16:45,0 mysoiny II w tych komórkach.
16:46.2 Tutaj, używając komórki, która została transfekowana
16:48,2 z lekkim łańcuchem miozyny niosącym YFP.
16:51.1 A teraz, w układzie odniesienia komórki,
16:53.1 widać ruch tych małych plamek,
16:55.3, które teraz są mini-włókienkami miozyny,
16:58.3 to znaczy dwubiegunowe włókna, które zostały złożone.
17:01.2 I widać, że wydają się
17:04.0 trzymaj się sieci Actin
17:05.2, a potem deszcz pada do tyłu
17:07.1 w kierunku tylnej części ciała komórki,
17:09.1 zasadniczo jazda na sieci aktynowej
17:11.1, aż dojdziesz do końca,
17:13.1, gdzie następnie zaczynają formować te kurczliwe kable,
17:15.2 wciąganie sieci aktynowej
17:17.0 i robienie tych wiązek, które przechodzą z jednej strony na drugą.
17:20.1 Sugeruje się, że przestrzenny rozkład miozyny II w tych komórkach
17:26.3 jest dokładnie tym samym, co ogniska demontażu,
17:30.0 i możemy również zahamować rozpad aktyny w tych komórkach,
17:34,1 na przykład poprzez hamowanie motoryki miozyny.
17:36.2 Postawiliśmy więc hipotezę,
17:38.3 sama miozyna faktycznie się przyczynia
17:40,2 do demontażu cytoszkieletu aktynowego
17:42.3 przez wyginanie, łamanie i rozrywanie włókien aktynowych
17:46.3 wykorzystując bezpośrednio jego zdolności do generowania siły.
17:49.1 I jeden z najmocniejszych dowodów
17:50,3 na korzyść tej hipotezy
17:52.2 to bardzo fajny eksperyment Marka Tsuchida,
17:55.1 gdzie zamiast używać ruchomych żywych komórek,
17:58,1 użył wyekstrahowanych cytoszkieletów.
18:00.2 Tak więc, jeśli weźmiesz keratocyt
18:02.3 jak czołga się po podłożu
18:04.1 a potem zakraść się do niego z odrobiną detergentu,
18:06,2 możesz spowodować dysocjację błony,
18:08,2 pozostawiając tylko nierozpuszczalne części cytoszkieletu,
18:12.0 więc zmontowane filamenty aktynowe,
18:13.2 jakiekolwiek białka wiążące aktynę są z nimi związane,
18:17.0, ale pozbywszy się wszystkich rozpuszczalnych składników,
18:19.1 w tym monomery aktyny, ATP, wszystko inne.
18:24.2 Mark był wtedy w stanie oznaczyć te wyekstrahowane cytoszkielety falloidyną
18:28,1 aby zobaczyć, gdzie są włókna aktynowe,
18:30.1, a następnie dodaj z powrotem ATP
18:32,1 tym wyekstrahowanym cytoszkieletom.
18:34.0 To dodane ATP było wtedy w stanie
18:36,2 aktywują pozostałe miozyny,
18:38.2, żeby mógł zobaczyć, czy
18:40.0 w takim środowisku semi-in vitro,
18:42.1 aktywność miozyny może faktycznie
18:44,2 zniszczenie sieci włókien aktynowych.
18:47.1 I to właśnie zobaczysz w tym filmie
18:49.0 #NAZWA?
18:51.2 Kiedy zaczyna się odtwarzanie filmu,
18:53.2 zostanie dodane ATP i widać sieć
18:55.3 po prostu stopiło się z tyłu,
18:57,2 dokładnie tam, gdzie znajduje się miozyna.
18:59.1 Możesz to również zobaczyć porównując
19:00.2 to przed i po strzale,
19:02.0 gdzie niebieski pokazuje miejsca, w których
19:04.0 sieć Actin zniknęła
19:05.2, kiedy aktywowano miozynę.
19:07.1 Tak więc, chociaż zwykle myślimy o miozynie
19:09.0 jako faktycznie przyczyniające się do skurczu,
19:11.1 w tym kontekście przynajmniej
19:12.3 wydaje się, że jest to jedna z jego ważniejszych funkcji
19:14.1 niszczy sieć aktynową
19:16.1, kiedy dotrze do tylnej części celi.
19:19.1 Połączmy to razem,
19:21.1 wpadliśmy na ten pomysł
19:23.2 miozyna napędzająca ogólną bieżnię sieciową w lamellipodium,
19:27.1 jak pokazano tutaj,
19:28.3 gdzie początkowo, z przodu,
19:30.3 w sieci jest bardzo mało miozyny,
19:33.1 to trudne dla mini-włókien miozyny
19:34,2, aby rozprzestrzenić się w sieci,
19:36.1, ponieważ aktywnie się montuje i
19:38.0 w zasadzie wszystko odpychając do tyłu,
19:39.2 ale kilku z nich chwyta włókna,
19:41.0 a potem jak zaczną się kurczyć
19:42.2 zaczynają przestawiać włókna aktynowe
19:44.1, aby utworzyć więcej równoległych struktur
19:45.3, które mają korzystniejszą geometrię do wytwarzania siły przez miozynę.
19:49.2 Potem to trwa przez chwilę,
19:51,0 zanim dojdziesz do końca celi,
19:52.2 aktyna jest teraz cała w równoległych wiązkach
19:55.0 zamiast sieci dendrytycznej,
19:56,2 i wysokie stężenie miozyny
19:58.1, który może się tam z czasem kumulować
20:00.1 wystarczy, by rozerwać tę sieć.
20:02.3 Ogólnie uważamy, że jest to główny mechanizm
20:05,1 w celu określenia odległości
20:07.1 od przodu celi do tyłu celi.
20:08.2 To zależy tylko od tego, ile czasu to zajmie
20:11.0 dla włączenia miozyny,
20:12.2 i aby miozyna zniszczyła sieć.
20:16.0 Do tej pory mówiłem o keratocytach
20:19.1 jakby wszystkie były identyczne,
20:20.3 i na pewno jest to jedna z ich przydatnych rzeczy
20:23.0 jest to, że są podobne, ale
20:24.2 jak każdy inny organizm,
20:25.3 jeśli przyjrzysz się wystarczająco uważnie,
20:27.1 zobaczysz, że mają bardzo interesujące różnice
20:29,0 od siebie.
20:30.1 To pokazuje galerię całej masy różnych keratocytów
20:33.1, które zostały zebrane przez Kinneret Keren i Zacha Pincusa,
20:36,3 pokazując, że nawet z jednej skali
20:39.3 konkretnej pojedynczej ryby
20:41.1 możesz mieć całkiem spore zróżnicowanie,
20:42.2 zarówno pod względem wielkości pojedynczych komórek,
20:45.0 a potem także ich kształt.
20:46.1 Niektóre z nich są dość okrągłe
20:47.3, a niektóre z nich są dość wydłużone
20:49.2 i prawie w kształcie kajaka.
20:51.1 I podsumowując dużo pracy,
20:53.0 udało nam się znaleźć to
20:55.2 te różnice w kształcie między komórkami
20:57.1 są trwałe
20:59.0 — jeśli więc śledzisz komórkę z biegiem czasu,
21:00.1 zachowuje swój kształt --
21:02.0 i są również nierozerwalnie związane z komórkami
21:04.0 #NAZWA?
21:05,3 i niech odrośnie,
21:07.2 odrośnie do dokładnie tego samego kształtu, co wcześniej.
21:10.3 A z ilościowej analizy tego rodzaju pomiarów,
21:13.2 odkryliśmy, że te różnice w kształcie
21:15.1 są zasadniczo skrajnościami ciągłego widma,
21:18.2 gdzie niektóre komórki są bardzo duże, szerokie i gładkie,
21:22.0 i to są te, które są w kształcie kajaka,
21:24.0 i są to również najszybciej poruszające się komórki.
21:26.2 A niektóre inne komórki,
21:28.0 takie jak te po lewej stronie tej galerii,
21:30.1 i bardziej okrągłe, wydają się być mniejsze,
21:33.2 ich przednie krawędzie wyglądają trochę szorstko,
21:35.2 i poruszają się trochę wolno
21:37.1 iw mniej uporczywy sposób.
21:39.0 I tak nazywamy szerokie, gładkie komórki,
21:41.2 nazywamy te spójne komórki,
21:43.1 i mniejsze, węższe, szorstkie komórki,
21:45.1 nazywamy komórkami dekoherentnymi.
21:47.1 Ale ogólnie rzecz biorąc, możemy znaleźć każde zachowanie pomiędzy,
21:50.3 więc uważamy, że różnice, które widzimy między tymi kształtami komórek
21:53.3 ma w zasadzie tylko do czynienia z
21:56,1 dokładna ilość wszystkich z nich
21:58,3 elementy wytwarzające siłę, które mają,
22:01.1 w ich cytoplazmie
22:02.3, które równoważą się na nieco inne sposoby
22:04.2 aby nadać ogólne kształty komórek.
22:07.3 I ogólnie możemy…
22:09.3 ilościowo mierzą te zmiany kształtu komórek,
22:11.2 w szczególności identyfikując podstawowe tryby zmienności kształtu,
22:14.2 i tryb, o którym mówiłem najczęściej
22:18.1 to ten drugi tryb,
22:19.2 gdzie idziemy od szerokich cel do
22:22.2 bardziej okrągłe, więcej komórek w kształcie litery D.
22:24.2 A nasze modelowanie, które zrobiliśmy razem z Alexem Mogilnerem,
22:28.0 wraz z pracą eksperymentalną,
22:29.1 sugeruje, że tak naprawdę zmienność tych kształtów…
22:31.3 jest głównie z powodu
22:34.1 równowaga sił tam i z powrotem
22:35,2 między polimeryzacją aktyny napierającą na membranę
22:37.1 i napięcie błony powstrzymujące polimeryzację aktyny.
22:41.2 A krótka wersja jest taka
22:44.1 komórki, które mają bardzo silną polimeryzację aktyny
22:46.2 są w stanie przyjąć to spójne, szerokie lamellipodium,
22:50,0 i komórki, które mają słabszą polimeryzację aktyny,
22:51.3 z jakiegokolwiek powodu,
22:53.2 to te, które kończą w zaokrąglonym kształcie litery D,
22:55.2 i poruszają się wolniej.
22:57.2 Jeśli ten pomysł jest prawdziwy,
22:59.2 to powinno być tak, że możemy
23:01.2 weź pojedynczą komórkę
23:03.2 i jakoś zwiększać lub zmniejszać
23:05.2 jego ogólna szybkość polimeryzacji aktyny,
23:07.1 i mieć tę indywidualną komórkę
23:09.1 zmiana w całym spektrum kształtów.
23:12.2 Tak więc ten eksperyment został przeprowadzony przez Grega Allena,
23:15.1 gdzie metoda, którą wybrał, aby zmienić szybkość polimeryzacji aktyny w komórce
23:19.3 było po prostu obniżenie i podniesienie temperatury.
23:22.2 A więc obejrzymy film
23:25,1 komórki i gdy się porusza
23:27.1 widać, że jest dość wolny,
23:28.2 ma bardziej wzór w kształcie litery D,
23:31.1 i Greg zaczyna pierwszy
23:33,3 obniżenie temperatury,
23:36,1 i wraz ze spadkiem temperatury
23:38.1 widać, że lamellipodium staje się coraz bardziej okrągłe,
23:40,3 i komórka porusza się coraz wolniej.
23:45.0 W tym momencie
23:48,1 kiedy schodzimy do około 7 stopni Celsjusza,
23:50.0 teraz zacznie podnosić temperaturę,
23:53.1 i gdy temperatura się podnosi
23:55.1 widać, że komórka nie tylko idzie coraz szybciej,
23:57.2, ale przybiera też szerszy kształt.
24:01.1 A więc następujące komórki ilościowo
24:03.1 przy użyciu różnych wskaźników,
24:04.3 udało nam się znaleźć, że w rzeczywistości
24:06.2 pojedyncze komórki mogą eksplorować
24:08.2 cały ten zakres zachowań
24:10.0, które widzimy w kontekście zmienności między komórkami,
24:12.0 i to wszystko jest zgodne z ideą, że
24:14.1 głównym wyznacznikiem kształtu komórki
24:16.2, a także szybkość komórki
24:18.1 to po prostu szybkość polimeryzacji aktyny.
24:23.1 Kolejna naprawdę fajna rzecz dotycząca keratocytów
24:25.1 czy mają zdolność wyczuwania i reagowania na pola elektryczne,
24:29.2 i to jest coś, co mają ze sobą wspólnego
24:31.2 z wieloma innymi ruchliwymi komórkami.
24:32.3 Prawie każda ruchliwa komórka
24:34.3, które umieszczasz w polu elektrycznym prądu stałego
24:36.2 wybierze anodę lub katodę
24:38.2 i skieruje się w jednym kierunku.
24:41.1 Po raz pierwszy opisano to dla keratocytów
24:43.1 Coopera i Schliwy w 1986 roku,
24:45.1 i Greg był w stanie to powtórzyć
24:47.3 przy użyciu zestawu, który zbudował w naszym laboratorium
24:49.3, aby przyjrzeć się ruchowi poszczególnych komórek
24:52.2, gdy pole elektryczne zostało przełączone z jednego kierunku na drugi.
24:57.0 W tym filmie widzimy komórkę
24:58.3, który porusza się w polu elektrycznym
25:01.1, który jest zorientowany w tym kierunku
25:03.1 #NAZWA?
25:04.2, a także wielkości wymienionej tutaj --
25:06,2 i widać, że komórka podąża za tą linią.
25:08.2 Teraz, gdy etykieta zmieniła kolor na czerwony,
25:10.2 wtedy pole zostało odwrócone,
25:12.2 i widać, że komórka się odwróciła
25:15.1 i teraz wraca w innym kierunku.
25:17.1 A teraz, po raz kolejny, orientacja pola jest odwrócona,
25:21.1 komórka odwraca się,
25:22.2 i teraz wraca w kierunku, w którym mu kazano iść.
25:26.1 Oczywiście komórki.
25:28.1 mimo że kładłem nacisk
25:31.0 jak dobrzy są w równoważeniu sił
25:32,3 z przodu celi oraz między przodem a tyłem celi,
25:35.0 są w stanie również inicjować brak równowagi w swoich siłach
25:38.2, aby mogli się skręcić.
25:40.2 Greg Allen zajrzał nieco głębiej w mechanizm
25:43.1 jak się obracają
25:44.2 i znalazł kilka interesujących rzeczy.
25:46.1 Na przykład
25:47.3 jeśli spojrzymy na pojedynczą komórkę do obracania
25:49.3 -- w tym przypadku patrzymy na to zarówno w laboratoryjnym układzie odniesienia,
25:52,1 jak to wygląda na mikroskopie,
25:53.3, a następnie w układzie odniesienia komórki,
25:55.1 gdzie przestawiliśmy wszystko
25:57.0 widzieć rzeczy z punktu widzenia komórki --
25:59.0 widać, że istnieje fizyczna asymetria
26:01.0 w celi do toczenia,
26:02.2 gdzie część znajdująca się po wewnętrznej stronie krzywej,
26:05.0 czyli część, która idzie wolniej,
26:06.3 ma ten bardzo okrągły kształt, który nazywamy dekoherentnym,
26:10.1 i to jest charakterystyczne dla slow motion.
26:12.3 A poza zakrętem, część, która przebiega szybciej,
26:16.0 ma znacznie bardziej wydłużony, spójny kształt
26:18.2, które kojarzymy z szybkim ruchem.
26:20.3 Tak więc ta odmiana, którą widzimy,
26:22.2 zarówno na poziomie populacji
26:24.0 oraz w poszczególnych komórkach jako temperatura
26:26.2 jest podnoszony i opuszczany,
26:28.1 może się zdarzyć nawet w kontekście pojedynczej komórki,
26:31.0 gdzie jedna strona może być znacznie szybsza
26:34.0 niż po drugiej stronie.
26:36.1 Jest wiele różnych rzeczy
26:37.3, które przyczyniają się do tej asymetrii,
26:39.2 ale w tym momencie nie będziesz zaskoczony
26:41.0 to jedna z głównych rzeczy, która się przyczynia
26:42.2 to lewa-prawa dystrybucja miozyny.
26:45.2 Tak więc, pokazałem wam wcześniej, że miozyna
26:47.1 gromadzi się w tych dwóch miejscach po obu stronach ciała komórki,
26:50.2 i te dwie plamki nie zawsze muszą mieć taką samą wielkość.
26:54.1 Oto przykład komórki
26:56.2, gdzie jest stosunkowo niewielka ilość miozyny
26:59.0 w miejscu po lewej stronie,
27:01.0 i dużo większa ilość miozyny w miejscu po prawej stronie.
27:03.2 I patrząc na film,
27:05.0 widać tego konsekwencje,
27:06.2 tutaj z miozyną oznaczoną:
27:08.0 strona, która ma więcej miozyny porusza się szybciej
27:12.2 i dlatego omija zewnętrzną część zakrętu.
27:14.2 Są oczywiście inne elementy…
27:16.2, które również przyczyniają się do tego zwrotu
27:18.1 — istnieją różnice w przyczepności,
27:19.3 istnieją różnice w sile trakcyjnej,
27:21.1 istnieją różnice w szybkości polimeryzacji aktyny --
27:23.1, ale wszystkie wydają się być ze sobą połączone,
27:25.1 i konkretnie połączone ze sobą
27:27.2 poprzez mechanizm działania miozyny.
27:30.0 Podsumowując to, co naszym zdaniem się tutaj dzieje,
27:32.2 myślimy, gdy komórka zaczyna się obracać
27:35,3 przepływ sieci aktyn zaczyna płynąć.
27:37.2 zamiast po prostu płynąć z powrotem na tył celi,
27:40,0 zaczyna płynąć pod niewielkim kątem.
27:41.3 Ponieważ miozyna jest przenoszona?
27:44,1 na tej płynącej sieci aktynowej,
27:45.2 miozyna następnie akumuluje się
27:47,2 w zewnętrznym rogu celi.
27:50.1 Że miozyna jest w stanie szybciej się kurczyć,
27:52,1 wciągnij tę stronę
27:55,3 tył skrzydła lamellipodium
27:57.1 i pomóż komórce się odwrócić.
27:59.0 Jednocześnie, ponieważ miozyna
28:01.1 depolimeryzuje włókna aktynowe,
28:02.2 generuje gradient G-aktyny,
28:04.3 tak, że jest więcej aktyny dostępnej do polimeryzacji
28:08.0 po tej samej stronie celi
28:09.3 gdzie masz więcej miozyny
28:11.1 i gdzie masz szybszy ruch.
28:12.3 A wszystkie te rzeczy, jak myślimy,
28:14.2 są w stanie faktycznie się nawzajem żywić
28:17.0 w pozytywnym sensie,
28:18.1 tak, że gdy komórka zacznie wykonywać jeden z tych obrotów
28:20.3 właściwie jest w stanie kontynuować ten zakręt
28:22.3 w sposób trwały
28:24.1 właściwie przez dość długi czas,
28:26.0, dopóki nie zostanie zmuszony do skręcenia w innym kierunku.
28:30.1 Jak dotąd to, co wam pokazałem
28:32.1 jest to, że w kontekście tych bardzo prostych
28:34,2 stacjonarne ruchome komórki,
28:36.1 miozyna z tyłu komórki
28:37.2 robi naprawdę wiele ekscytujących rzeczy
28:40.0, które pomagają komórce poruszać się ogólnie i koordynować przód i tył.
28:43.3 To pomaga w demontażu sieci
28:45.1, a także szczególnie przyczynia się do tego,
28:47.2 aymetrie lewo-prawo, które pomagają komórce się obracać.
28:49.3 Keratocyty są dość niezwykłymi komórkami
28:53.0 -- mają niezwykły wygląd,
28:54.2 są niezwykłe w jednostajności ich ruchu --
28:56.3, więc stało się dla nas bardzo naturalne, aby zapytać
28:59.3 czy podobne mechanizmy mogą działać?
29:01.2 w bardziej skomplikowanych komórkach
29:03.1 wykonujących bardziej skomplikowane zadania.
29:05.2 I jedna z bardzo interesujących komórek, która została dobrze zbadana
29:09.0 w kontekście ruchliwości
29:10.2 to neutrofil, ludzki neutrofil,
29:12.2 biała krwinka,
29:14.1 którego zadaniem jest ściganie i pochłanianie
29:16.2 bakterie, które atakują ludzkie ciało.
29:19.1 I rzeczywiście można izolować neutrofile
29:21,2 z własnej krwi
29:23.1 i patrz, jak czołgają się i jedzą
29:24.3 -- to naprawdę bardzo satysfakcjonujące --
29:26.1 ale także mamy linię telefoniczną,
29:28.1 linia komórkowa podobna do neutrofili,
29:30.0, który jest w stanie zachowywać się jak neutrofil
29:31.3, ale że możemy również dokonać transformacji
29:33.2 i spójrz na rozkład białek
29:35,2 w ruchomych wersjach komórki.
29:38.1 Tony Tsai w laboratorium
29:40.1 zdecydował, że nadszedł czas
29:43.0, aby rzeczywiście wyrwać się z pleśni keratocytów
29:45.0 i zacznij patrzeć na ruch w bardziej skomplikowanych rodzajach komórek,
29:48.1 w tym neutrofile,
29:50,1 i tylko po to, żeby pokazać, jak dramatyczne?
29:52.2 zachowanie tych komórek jest takie,
29:53.2 to jest jedna z tych komórek HL60
29:55.3, który został umieszczony w komorze z kilkoma Candida albicans,
29:58.1, który jest patogennym drożdżakiem,
30:00.2 i to, co widzisz jako pętle filmowe
30:02.0 to neutrofil zaczyna się po prawej stronie, tutaj,
30:05.1, a następnie biegnie w poprzek
30:07,2 do tej małej kupki drożdży
30:08.3 i jest w stanie faktycznie je fagocytować i pochłaniać.
30:11.0 Więc to naprawdę jest bardzo
30:13,0 komórka hodowli tkankowej zachowująca neutrofile.
30:16.0 Teraz, patrząc na kształty,
30:17.3 są oczywiście znacznie bardziej skomplikowane niż keratocyty,
30:20.1 i umieszczanie etykiet na aktynie,
30:22.2, który jest pokazany tutaj na zielono,
30:23.3 miozyna, pokazana na czerwono,
30:25.1 a następnie DAPI do zabarwienia jądra na niebiesko,
30:27.2 widać, że kształty są nie tylko
30:29.1 znacznie bardziej zmienny niż keratocyty
30:30,2 ale też dużo, dużo bardziej dynamiczny.
30:32.3 Wszystkie elementy cytoszkieletu
30:34.2 drastycznie się przestawiają
30:36,2 w ciągu zaledwie kilku sekund
30:38.1, gdy komórka się czołga.
30:40.1 Tak więc, chociaż to sprawia, że ​​jest to bardziej interesujące pytanie,
30:42,1 myślę,
30:43.2, aby dowiedzieć się, co się dzieje pod względem
30:45.2 mechanika i dynamika tego zachowania,
30:47.2 to również znacznie trudniejszy problem
30:49.1 jeśli chodzi o analizę ilościową.
30:53.1 Tak więc Tony jak dotąd był w stanie ćwiczyć
30:55.1 szereg technik ilościowych
30:57.1, aby móc rozbić ten złożony ruch
30:59.1, dzięki czemu możemy obserwować zmiany w czasie.
31:02.0 Na przykład może śledzić krawędzie
31:04.0 jednego z tych poruszających się neutrofili
31:05.1, a potem wróć i oblicz,
31:07.1 dla komórki w ruchu,
31:09.1 ile komórki rozszerza się w każdym przedziale czasowym,
31:12.0 w tym przypadku co kilka sekund,
31:13.2 ile się chowa,
31:15.2 obliczyć całkowity obszar komórki
31:17.1 oraz przedłużenie jego przedniej krawędzi,
31:19.1 i wielkość schowania jego ciała.
31:22.3 W tym samym czasie możemy przyjrzeć się znakowanym białkom wewnątrz komórki,
31:26.1 i oczywiście jedna z tych, na które najbardziej nas interesuje
31:29.3 to miozyna,
31:31.1 i spójrz na ogólny rozkład intensywności fluorescencji
31:33.2 i zobaczmy, jak to się zmienia, gdy komórka się porusza.
31:36.1 I co prawdopodobnie będziecie mogli zobaczyć
31:38.1 jest to, że sama lokalizacja miozyny jest również bardzo dynamiczna.
31:40.2 Często jest z tyłu celi,
31:42.0 czasami w tych jasnych miejscach,
31:43.2, ale wtedy te jasne plamy się rozejdą,
31:45.1 miozyna stanie się bardziej jednolita
31:47.2 lub przeniesie się w inne miejsce w celi.
31:50.3 I śledząc wszystkie te rzeczy ilościowo w czasie,
31:53.1 co Tony zdołał znaleźć?
31:55,2 było to, że gdy komórka przyspieszała,
31:57.2, że akumulacja miozyny
32:00.2 w odpowiedzi na tę zmianę w zachowaniu komórek
32:03.0 dzieje się później, dzieje się około 12 lub 15 sekund
32:06.0 po początkowym ruchu krawędzi natarcia.
32:09.0 Tak, podczas gdy w keratocytach
32:10.2 wygląda na to, że aktyna i miozyna
32:12.2 były zawsze w idealnej równowadze
32:14.1, aby komórki zawsze ślizgały się do przodu,
32:16.1 w przypadku neutrofili historia jest nieco inna
32:18.1 #NAZWA?
32:20.1, a następnie reaguje miozyna.
32:22.1 Tak więc, gdy komórka początkowo się rozszerza,
32:24.3 następnie aktywuje akumulację miozyny z tyłu
32:27,2, aby ściągnąć plecy razem.
32:29.1 Więc zamiast szybowania,
32:30.2 robi raczej ruch jak robak.
32:34.2 Jak to wpływa na obracanie komórek?
32:36.1 Cóż, w ten sam sposób, w jaki Tony był w stanie wymyślić
32:38.3 metryki ilościowe dla lokalizacji miozyny,
32:41.0 był również w stanie wymyślić
32:42.2 ilościowe opisy zmiany orientacji komórki
32:46.0 a następnie asymetria lewo-prawo miozyny
32:48.3 w odniesieniu do jego bezpośredniej orientacji.
32:51.0 I już widać odpowiedź, właściwie
32:53.1 dość dramatycznie,
32:54.3 z tą projekcją maksymalnej intensywności,
32:56.2, gdzie jest to tylko film o małym powiększeniu
32:59,2 komórki, która przechodzi ścieżkę sinusoidalną,
33:02.1 i patrzymy teraz tylko na miozynę
33:04.1, który gromadzi się z tyłu,
33:05.2 i widać, że miozyna
33:07.1 zawsze kumuluje się na zewnątrz tury,
33:10,0 i kiedy zmienia kierunek,
33:12.0 miozyna następnie zmienia stronę komórki, po której się znajduje.
33:16.1 To bardzo przypomina keratocyty,
33:18.2 gdzie znowu zobaczyliśmy,
33:20.1 miozyna na zewnątrz zakrętu,
33:22.0 z wyjątkiem neutrofili, znowu,
33:24.1 jest małe opóźnienie czasowe
33:27,0 między początkiem skrętu
33:30.1 w porównaniu z gromadzeniem się miozyny na zewnątrz zakrętu.
33:33.0 A więc tutaj też wygląda to
33:34.3 aktyn ogłasza strzały pod względem kierunku,
33:36,2 kierunek przepływu aktyn
33:39.0 to się zmienia
33:40,2 następnie zbiera miozynę na zewnątrz zakrętu,
33:43.1, który następnie powoduje demontaż cytoszkieletu
33:46.1 w sposób umożliwiający neutrofili
33:48.1, aby zasadniczo wymachiwać ogonem
33:50.1 tak, że cała komórka jest teraz zorientowana we właściwym kierunku.
33:54.1 Zatem ogólnie porównując te dwie historie.
33:56.2 jeśli spojrzysz na film przedstawiający keratocyt kontra neutrofil,
33:59.2 wydaje się, że zachowują się raczej inaczej,
34:01.2 ale co rozumiemy, kiedy przeprowadzamy sekcję?
34:04.1 mechanika i dynamika tego zachowania
34:05.2 jest to, że są uderzająco podobne.
34:07.1 W szczególności pokazałem ci
34:09.2 ostatnie dane dotyczące gromadzenia się miozyny w tylnej części komórki
34:11.3 z powodu transportu wstecznego sieci aktynowej
34:13.3 i pośredniczy w demontażu sieci aktynowej
34:16.0 w sposób, który jest wtedy w stanie koordynować
34:17.3 nie tylko ruch komórki przód-tył
34:20.1 ale także daje asymetrie
34:22.1, które mogą prowadzić do skręcania.
34:23.2 I wydaje się, że obie te rzeczy się zdarzają
34:25.2 w bardzo podobny sposób
34:27,0 zarówno w keratocytach, jak i neutrofilach.
34:29.2 Teraz ostatnia mała wskazówka, z którą chcę was zostawić, to:
34:32.2, jak pokazałem wcześniej w tym filmie,
34:34.1 możemy wymusić keratocyty
34:36.0, aby zachowywać się bardziej jak neutrofile
34:38.0 jeśli chodzi o ciągłe zmienianie ich kształtu
34:39.2 jeśli po prostu zmienimy środowisko,
34:41.1, a szczególnie jeśli je założymy
34:43.1 bardzo, bardzo lepkie podłoża.
34:44.2 Więc możesz się zastanawiać, czy możemy zrobić drugą stronę?
34:47.2 czy możemy sprawić, by neutrofil zachowywał się bardziej jak keratocyt,
34:50.2 w coś, co będzie miało ruch w stanie ustalonym
34:52.1 gdzie wszystko dzieje się w tym samym tempie?
34:55.1 Cóż, okazuje się, że bierzesz neutrofil
34:57.1 i ograniczasz się do bardzo wąskiego kanału
35:01.0, a następnie obserwuj, jak zmienia się w czasie,
35:03.0 ci goście poruszają się teraz w stanie ustalonym.
35:05.3 Prędkość jest bezwzględną stałą,
35:07.3 rozkład miozyny jest stały,
35:09.2 zawsze znajduje się z tyłu,
35:11.2 i nadal będą się tak poruszać
35:13.0 przez wiele dziesiątek minut
35:14.2 bez żadnych oczywistych zmian
35:16.0 pod względem ich ogólnego kształtu lub ogólnego zachowania.
35:18.2 Biorąc ten sam film i robiąc z niego kymograf,
35:21.2 gdzie czas przesuwa się z góry na dół
35:23.3 i każdy z tych kawałków
35:25.2 to indywidualna klatka tego filmu,
35:27.0 widać naprawdę, jak stała ta prędkość jest w czasie.
35:30.1 Tak więc nie tylko możemy wymusić keratocyty
35:32.2, aby stać się bardziej szalonym
35:33.2 i zmieniają kierunek jak neutrofile,
35:35.1 możemy również wymusić neutrofile
35:37.1, aby zachowywać się bardziej w stanie stacjonarnym, jak keratocyty.
35:40.0 I idąc dalej, myślę, że kombinacja
35:42.1 naszej zdolności zarówno do mierzenia, jak i manipulowania
35:44.0 te różne rodzaje ruchliwych komórek
35:45.2 pomoże nam zrozumieć
35:47.3 ogólne zasady rządzące ruchliwością;
35:49.3 dla wszystkich komórek zwierzęcych
35:51.3, które wykorzystują polimeryzację aktyny do napędzania ich ruchu.
35:56.1 Tak więc, jako ogólne podsumowanie,
35:58.2 Myślę, że najważniejsze jest to, że
36:00,3 aktyna i miozyna muszą ze sobą współpracować
36:02.2 w celu wprawienia komórek w ruch,
36:04.1 nie tylko w celu wygenerowania siły,
36:05.2, ale także po to, by coś robić
36:07.2 jak sterować nimi i określać ich kształt.
36:09.0 I odkryliśmy, że miozyna faktycznie gra
36:12.0 kilka bardzo nieoczekiwanych ról z tyłu komórek,
36:13.2 nie tylko przyczyniając się do skurczu,
36:15.2 jak mogliśmy się spodziewać,
36:17.1, ale również przyczyniając się konkretnie do obrotów sieci aktynowej
36:20.1 i asymetrii, które prowadzą do obracania się komórek.
36:22.3 I ogólnie byliśmy bardzo zaskoczeni
36:24.2 tym, jak podobna jest mechanika
36:27,0 między keratocytami skóry ryb a ludzkimi neutrofilami.
36:33.2 Tak więc, oczywiście, były
36:35.3 wielu bardzo utalentowanych ludzi
36:37.2 którzy przyczynili się do pracy, którą właśnie opisałem,
36:39.1 i tutaj wymieniłem wielu członków mojej grupy
36:41.2 którzy przyczynili się do różnych aspektów projektów ruchliwości komórek
36:44,2 w ciągu ostatnich 15 lat,
36:46.1, a także nasi wspaniali współpracownicy.
36:48.2 I szczególnie chciałbym o tym wspomnieć w tym kontekście
36:51.2 nasza bardzo owocna długoterminowa współpraca
36:53.0 z Alexem Mogilnerem,
36:54.2 kto wykonał wiele ilościowego modelowania fizycznego?
36:56.2, który napędzał procesy myślowe stojące za naszymi eksperymentami.
37:00.0 Dziękuję.


Rodzaje cytoszkieletu

Istnieją trzy rodzaje Cytoszkieletu

1-Mikrofilamenty (wykonane z białka Actin)

2-włókna pośrednie

3-mikrotubule (zbudowane z białka tubuliny)

1-mikrofilamenty

  • Mikrofilamenty są najwęższym typem spośród trzech rodzajów włókien białkowych cytoszkieletu.
  • Mają średnicę około 7 nm. Są one tworzone przez wiele połączonych monomerów białka (aktyna kulista lub aktyna G), które łączą się w strukturę, tworząc podwójną helisę.
  • Ponieważ mikrofilamenty są utworzone z monomerów aktynowych, są one również nazywane filamentami aktynowymi.
  • Są to odrębne kierunkowości, co oznacza, że ​​mają strukturalnie dwa różne końce i wykazują polaryzację. Na tempo wzrostu mikrowłókien wpływa ich polaryzacja, ponieważ ich jeden koniec dodatni jest szybki, a drugi koniec ujemny.
  • Podobnie jak mikrotubule, mikrofilamenty są również zarodkowane w błonie komórkowej. Dlatego najwyższa koncentracja mikrowłókien występuje na krawędziach komórki.
  • Na charakterystykę mikrofilamentu wpływa kilka czynników zewnętrznych oraz grupa specjalnych białek. Mikrofilament w sposób ciągły rozkładał się w jednym obszarze komórki, ale składał ponownie w innym miejscu.
  • Mikrofilamenty mają być częścią komórki kora. Regulują one ruch i kształt powierzchni komórki.
  • Mikrofilamenty odgrywają kluczową rolę w rozwoju różnych projekcji na powierzchni komórek, w tym stereocilia, lamellipodia i filopodia.

Funkcje Mikrofilamenty

1- Cytoszkielet wspomaga transport pęcherzyków do iz komórki.

2-Umożliwia migrację komórek, podobnie jak ruchliwość komórek, która jest potrzebna do budowy tkanek.

3- Mikrofilamenty biorą udział w endocytozie i egzocytozie.

4-Cytoszkielet pomaga w transporcie sygnałów komunikacyjnych między komórkami.

Skurcz mięśni 5-wywoływany jest przez włókna aktyny i miozyny.

6-Po podziale jądrowym dochodzi do rozszczepienia poprzez zwężenie pierścienia mikrowłókien.

7-Mikrotubule i mikrofilamenty można składać lub demontować i umożliwiać komórkom kurczenie się, migrację i pełzanie, np. ruch ameboidalny.

8-mikrofilamenty pomagają również w strumieniowaniu cytoplazmatycznym. Przepływ cytoplazmy nazywa się strumieniowaniem cytoplazmatycznym.

9- Mikrofilamenty umożliwiają przemieszczanie się organelli komórkowych, składników odżywczych i produktów odpadowych z jednej części komórki do drugiej.

10-mikrofilamenty przyczepiają się do organelli komórkowych, a następnie kurczą się, przeciągając organelle do innego obszaru komórki.

11- Filamenty aktynowe rozwijają system ścieżek w komórkach niemięśniowych do transportu ładunków, który jest zasilany przez miozyny, tj. miozynę V i VI. Miozyna wykorzystuje energię z ATP, która hydroliza znacznie szybciej transportuje ładunek niż dyfuzja.

2-włókno pośrednie

Filamenty pośrednie mają różne typy, każdy z nich składa się z innego białka. Jednym z tych białek jest keratyna, która jest białkiem włóknistym występującym również w naszej skórze, paznokciach i włosach. Na przykład mogłeś zobaczyć reklamę szamponu, który twierdzi, że wygładza włosy za pomocą keratyny.

Funkcje Włókno pośrednie

  • Filamenty pośrednie odgrywają zasadniczą rolę strukturalną w komórce, która jest bardziej trwała.
  • Utrzymują kształt i noszą napięcie oraz utrzymują na miejscu jądro i inne organelle komórkowe.

3-mikrotubule

Mikrotubule są największymi spośród trzech rodzajów włókien białkowych cytoszkieletu. Ich średnica wynosi około 25 nm i składają się z białek tubulinowych. Wyglądają jak rurki słomkowe. W każdym białku tubuliny występują dwie podjednostki (α-tubulina i β-tubulina).

  • Podobnie jak filamenty aktynowe, mikrotubule mają dynamiczne struktury. Mogą się kurczyć i szybko rosnąć z powodu usunięcia lub dodania białka (tubuliny).
  • Mikrotubule wykazują kierunkowość, co oznacza, że ​​mają różne struktury na różnych końcach. Różne końce tworzą cząsteczki polarne mikrotubul.
  • Mają ujemnie naładowany koniec, który rośnie stosunkowo wolno, i drugi dodatnio naładowany koniec, który rośnie stosunkowo szybko. Dodatni koniec mikrotubul jest zawsze eksponowany przez podjednostki beta, podczas gdy podjednostki alfa odsłaniają ujemny koniec mikrotubul. Ich polaryzacja pozwala na określone ich ułożenie i prawidłowe funkcjonowanie.
  • Mikrotubule pełnią ważną rolę strukturalną w komórce, tj. pomagają przeciwstawić się siłom ściskającym.
  • Mikrotubule są obecne w sąsiedztwie jądra. Są one ułożone przez centra organizujące mikrotubule (MTOC). Ważny MTOC zawierać podstawowe ciała znalezione w wiciach i rzęskach, Centrosom obecny w środku komórki zwierzęcej i korpusy słupów wrzeciona (SPB) w większości grzybów.
  • Białka motoryczne dyneina, kinezyna i wiele innych białek, takich jak mikrotubule związane z kataniną. Białka te są ważne dla regulacji dynamiki mikrotubul.
  • Obecnie gram-dodatnia bakteria Bacillus thuringiensis zawiera białko podobne do aktyn. Białko to tworzy strukturę podobną do mikrotubuli i bierze udział w segregacji plazmidów.

Czy wiesz, że mikrotubule są dynamicznie niestabilne?

“Marc Kirschner i Tim Mitchisonopisał dynamiczną niestabilność w 1984 roku. Powoduje ona ciągły i szybki obrót większości mikrotubul w komórce, który ma tylko kilka minut okresu półtrwania. Ten szybki obrót mikrotubul ma kluczowe znaczenie dla przebudowy cytoszkielet który występuje podczas mitozy. Leki wpływające na układ mikrotubularny są pomocne nie tylko jako narzędzia eksperymentalne w biologii komórki, ale także pomagają w leczeniu raka”

Zatrzymując polimeryzację mikrotubularną możemy kontrolować raka

Colcemid i kolchicyna są przykładami eksperymentalnych leków, które wiążą białko (tubulinę) i zatrzymują polimeryzację mikrotubul, co z kolei blokuje mitozę. Winkrystyna i winblastyna leki są stosowane w chemioterapii nowotworów, ponieważ selektywnie zatrzymują szybkie podziały komórek. Taksol to kolejny pomocny lek, który stabilizuje mikrotubule, a nie hamuje ich układ. Ta stabilizacja blokuje również podział komórek, a taksol (lek) jest stosowany jako środek przeciwnowotworowy, a także narzędzie eksperymentalne.

Funkcje mikrotubul

1-mikrotubule nadają kształt komórce.

2-mikrotubule są niezbędne dla komórek, które nie mają ściany komórkowej. np. przypominają komórki zwierzęce, ponieważ nie przybierają kształtu z zewnętrznej warstwy, która jest gruba.

3- Podobnie jak struktury rzęsek i wici, mikrotubule wspomagają ruch komórek.

4-Wspiera i utrzymuje komórkę.

5-Wiele organelli komórkowych (pęcherzyki aparatu Golgiego, lizosomy i mitochondria) jest osadzonych w cytoszkielecie. Pomaga również w ruchu organelli.

6-Mikrotubule pomagają również w produkcji wakuoli.

7-W niektórych komórkach tworzy przerost komórkowy, taki jak rzęski i wici.

8- Włókna wrzeciona są rurowe i mają średnicę około 25 nm. Składają się one z mikrotubul powstałych podczas mitozy i mejozy.


Mikrotubule

Jak sama nazwa wskazuje, mikrotubule to małe puste rurki. Ścianki mikrotubuli wykonane są ze spolimeryzowanych dimerów α-tubulina i β- tubulina, dwa białka globularne (ryc. 5). Mikrotubule o średnicy około 25 nm są najszerszymi składnikami cytoszkieletu. Pomagają komórce oprzeć się kompresji, zapewniają ścieżkę, wzdłuż której pęcherzyki przemieszczają się przez komórkę i przyciągają replikowane chromosomy do przeciwległych końców dzielącej się komórki. Podobnie jak mikrofilamenty, mikrotubule mogą szybko się rozpuszczać i odbudowywać.

Rysunek 5. Mikrotubule są puste. Ich ściany składają się z 13 spolimeryzowanych dimerów α-tubuliny i β-tubuliny (zdjęcie po prawej). Lewy obraz przedstawia strukturę molekularną tuby.

Mikrotubule są również elementami strukturalnymi wici, rzęsek i centrioli (te ostatnie są dwoma prostopadłymi ciałami centrosomu). W rzeczywistości w komórkach zwierzęcych centrosom jest centrum organizującym mikrotubule. W komórkach eukariotycznych wici i rzęski różnią się strukturalnie od swoich odpowiedników u prokariontów, co omówiono poniżej.

Wici i rzęski

Rysunek 6. Ten transmisyjny mikrograf elektronowy dwóch wici pokazuje układ mikrotubul 9 + 2 (źródło: modyfikacja pracy Dartmouth Electron Microscope Facility, dane w skali Dartmouth College od Matta Russella)

Aby odświeżyć pamięć, wici (liczba pojedyncza = rozłóg) to długie, przypominające włosy struktury, które wystają z błony komórkowej i służą do poruszania całej komórki (na przykład plemników, Euglena). Gdy jest obecna, komórka ma tylko jedną wici lub kilka wici. Kiedy rzęski (liczba pojedyncza = migawka), jednak wiele z nich rozciąga się na całej powierzchni błony komórkowej. Są to krótkie, podobne do włosów struktury, które służą do przemieszczania całych komórek (takich jak pantofelek) lub substancji wzdłuż zewnętrznej powierzchni komórki (na przykład rzęski komórek wyściełających jajowody, które przesuwają komórkę jajową w kierunku macicy lub rzęski wyściełające komórki dróg oddechowych, które wychwytują cząstki stałe i przesuwają je w kierunku nozdrzy).

Pomimo różnic w długości i liczbie, wici i rzęski mają wspólny układ strukturalny mikrotubul, zwany szykiem 𔄡+2. Jest to właściwa nazwa, ponieważ pojedyncza wici lub rzęski składają się z pierścienia dziewięciu dubletów mikrotubul , otaczający pojedynczy dublet mikrotubul w środku (rysunek 6).


Cytoszkielet

Nasi redaktorzy zweryfikują przesłany przez Ciebie artykuł i zdecydują, czy należy poprawić artykuł.

Cytoszkielet, system włókien lub włókien, który jest obecny w cytoplazmie komórek eukariotycznych (komórek zawierających jądro). Cytoszkielet organizuje inne składniki komórki, utrzymuje kształt komórki i jest odpowiedzialny za poruszanie się samej komórki oraz ruch różnych organelli w jej obrębie. Włókna tworzące cytoszkielet są tak małe, że ich istnienie odkryto dopiero dzięki większej zdolności rozdzielczej mikroskopu elektronowego.

Cytoszkielet tworzą trzy główne typy filamentów: filamenty aktynowe, mikrotubule i filamenty pośrednie. Filamenty aktynowe występują w komórce w postaci siatek lub wiązek równoległych włókien, pomagają określić kształt komórki, a także pomagają jej przylegać do podłoża. Ciągle zmieniające się układy filamentów aktynowych pomagają w poruszaniu się komórki i pośredniczeniu w jej określonych czynnościach, takich jak rozszczepianie komórek podczas mitozy. Mikrotubule są dłuższymi włóknami, które nieustannie się łączą i rozkładają. Odgrywają kluczową rolę w przenoszeniu chromosomów potomnych do nowo tworzących się komórek potomnych podczas mitozy, a wiązki mikrotubul tworzą rzęski i wici występujące u pierwotniaków oraz w komórkach niektórych zwierząt wielokomórkowych. Filamenty pośrednie, w przeciwieństwie do filamentów aktynowych i mikrotubul, są bardzo stabilnymi strukturami, które tworzą prawdziwy szkielet komórki. Zakotwiczają jądro i pozycjonują je w komórce, a także nadają komórce jej właściwości sprężyste i zdolność do wytrzymywania napięcia.

W niektórych przypadkach inne białka mogą być również uważane za część cytoszkieletu. Przykłady obejmują septyny, które mogą łączyć się we włókna i tworzyć miejsca przyłączania niektórych rodzajów białek, oraz spektrynę, która gromadzi się wzdłuż wewnątrzkomórkowej powierzchni błony komórkowej i pomaga w utrzymaniu struktury komórki.

The Editors of Encyclopaedia Britannica Ten artykuł został ostatnio poprawiony i zaktualizowany przez Kara Rogers, Senior Editor.


Skarga DMCA

Jeśli uważasz, że treści dostępne za pośrednictwem Witryny (zgodnie z definicją w naszych Warunkach świadczenia usług) naruszają co najmniej jedno z Twoich praw autorskich, poinformuj nas o tym pisemnie („Powiadomienie o naruszeniu”) zawierające informacje opisane poniżej do wyznaczonego agenta wymienionego poniżej. Jeśli Varsity Tutors podejmie działania w odpowiedzi na powiadomienie o naruszeniu, podejmie w dobrej wierze próbę skontaktowania się ze stroną, która udostępniła takie treści za pomocą najnowszego adresu e-mail, jeśli taki istnieje, dostarczonego przez tę stronę Varsity Tutors.

Twoje powiadomienie o naruszeniu może zostać przekazane stronie, która udostępniła treść lub stronom trzecim, takim jak ChillingEffects.org.

Informujemy, że poniesiesz odpowiedzialność za szkody (w tym koszty i honoraria prawników), jeśli oświadczysz niezgodnie z prawdą, że produkt lub działanie narusza Twoje prawa autorskie. W związku z tym, jeśli nie masz pewności, czy treści znajdujące się w Witrynie lub do których prowadzą linki, naruszają Twoje prawa autorskie, powinieneś najpierw rozważyć skontaktowanie się z prawnikiem.

Wykonaj następujące kroki, aby złożyć zawiadomienie:

Musisz podać następujące informacje:

Fizyczny lub elektroniczny podpis właściciela praw autorskich lub osoby upoważnionej do działania w jego imieniu Identyfikacja praw autorskich, które rzekomo zostały naruszone Opis charakteru i dokładnej lokalizacji treści, które Twoim zdaniem naruszają Twoje prawa autorskie, w wystarczającym szczegóły, aby umożliwić nauczycielom szkół wyższych znalezienie i pozytywne zidentyfikowanie tej treści, na przykład wymagamy linku do konkretnego pytania (nie tylko nazwy pytania), który zawiera treść i opis, która konkretna część pytania – obraz, link, tekst itp. – Twoja skarga dotyczy Twojego imienia i nazwiska, adresu, numeru telefonu i adresu e-mail oraz Oświadczenia z Twojej strony: (a) że uważasz w dobrej wierze, że wykorzystanie treści, które Twoim zdaniem narusza Twoje prawa autorskie, jest upoważniony przez prawo lub przez właściciela praw autorskich lub agenta takiego właściciela (b) że wszystkie informacje zawarte w powiadomieniu o naruszeniu są dokładne i (c) pod karą krzywoprzysięstwa, że ​​jesteś albo właściciel praw autorskich lub osoba upoważniona do działania w jego imieniu.

Wyślij skargę do naszego wyznaczonego agenta na adres:

Charles Cohn Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, apartament 300
Louis, MO 63105


3.11: Cytoszkielet - Biologia

ten cytoszkielet (również CSK) jest komórkowym „rusztowaniem" lub „szkieletem" zawartym w cytoplazmie. ten cytoszkielet jest obecny we wszystkich komórkach, kiedyś uważano, że ta struktura jest unikalna dla eukariontów, ale ostatnie badania.
Cały artykuł >>>

cytoszkielet n. Wewnętrzny szkielet komórki, składający się głównie z włókien aktynowych i . Aktyń cytoszkielet fibroblastów zarodków myszy, barwionych falloidyną.
Cały artykuł >>>

Długie włókna cytoszkielet są polimerami podjednostek. . Projekt biologii > Biologia komórki > Cytoszkielet > Samouczek. Projekt Biologia .
Cały artykuł >>>

Powinieneś się nauczyć, że cytoszkielet jest zarówno mięśniem, jak i . Projekt biologii > Biologia komórki > Cytoszkielet > Wprowadzenie. Projekt Biologia .
Cały artykuł >>>

Cytoszkielet Portal badawczy - artykuły, oferty pracy, rejestr laboratoriów, aktualności, forum - codziennie aktualizowane. Biologia wirtualna: Cytoszkielet. Czy mikrotubule są „nerwami” .
Cały artykuł >>>

Eukariota cytoszkielet. . ten cytoszkielet (CSK) to złożona, trójwymiarowa sieć białek. komórki, cytoszkielet często jest zorganizowany.
Cały artykuł >>>

ten cytoszkielet jest ważnym, złożonym i dynamicznym składnikiem komórki. . Cytoszkielet to zestaw długich, cienkich włókien zawartych w organizmach eukariotycznych.
Cały artykuł >>>

ten Cytoszkielet. Indeks do tej strony. Filamenty aktynowe. Filamenty pośrednie. Mikrotubule . ten cytoszkielet składa się z trzech rodzajów włókien białkowych: .
Cały artykuł >>>

Cytoszkielet, Ruchliwość i motoryka komórek - Wirtualna Biblioteka Biochemii i . Cytoszkielet baza danych, badania kliniczne, najnowsza literatura, rejestr laboratoryjny .
Cały artykuł >>>

Poznaj strukturę i funkcję cytoszkielet w komórkach zwierzęcych. . Teraz zwracamy uwagę na „infrastrukturę” komórki eukariotycznej, cytoszkielet. .
Cały artykuł >>>

Geny i białka cytoszkielet i ruchliwość komórek. Mikrofilament na bazie aktyny cytoszkielet odgrywa dodatkową rolę w procesie.
Cały artykuł >>>

Cytoszkielet podsumowanie z 6 stronami wpisów encyklopedycznych, esejów, streszczeń, informacji badawczych i innych. . korowy cytoszkielet wyspecjalizowana funkcja .
Cały artykuł >>>

W cytoszkielet, łańcuchy białkowe - niektóre cienkie, niektóre grube, a niektóre puste - biorą . "Ten cytoszkielet postrzega grawitację – lub jakąkolwiek siłę – poprzez specjalne białka.
Cały artykuł >>>

Cytoszkielet. Glikoliza. Mikrotubule. Mikrofilamenty. Filamenty pośrednie . Dynamiczna redystrybucja Cytoszkielet podczas fagocytozy - zapewnia .
Cały artykuł >>>

Kamienie milowe natury w Cytoszkielet zawiera również Kolekcja wybranych . Biblioteka dostępna wyłącznie online zawiera cytoszkieletbadania pokrewne i przeglądowe .
Cały artykuł >>>

Definicja eukariota cytoszkielet ewoluowała w przeszłości. Śruba MREB cytoszkielet może zmienić swój wzór komórkowy, jak sugeruje .
Cały artykuł >>>

ten cytoszkielet to skomplikowana sieć białek, które krzyżują się z cytoplazmą komórek. ten cytoszkielet składa się z szerokiej gamy białek. .
Cały artykuł >>>

W przeciwieństwie do ludzkiego szkieletu, cytoszkielet jest niezwykle dynamiczny, co oznacza . Jak mikrofilament cytoszkielet, dynamika mikrotubul może być .
Cały artykuł >>>


4.5 Cytoszkielet

Pod koniec tej sekcji będziesz mógł wykonać następujące czynności:

  • Opisz cytoszkielet
  • Porównaj role mikrofilamentów, filamentów pośrednich i mikrotubul
  • Porównaj i skontrastuj rzęski i wici
  • Podsumuj różnice między składnikami komórek prokariotycznych, zwierzęcych i roślinnych

Gdybyś miał usunąć wszystkie organelle z komórki, czy błona plazmatyczna i cytoplazma byłyby jedynymi składnikami, które pozostały? Nie. W cytoplazmie nadal będą znajdowały się jony i cząsteczki organiczne oraz sieć włókien białkowych, które pomagają zachować kształt komórki, zabezpieczają niektóre organelle w określonych pozycjach, umożliwiają poruszanie się cytoplazmy i pęcherzyków w obrębie komórki oraz umożliwiają komórkom wewnątrz komórek wielokomórkowych. organizmy do poruszania się. Wspólnie naukowcy nazywają tę sieć włókien białkowych cytoszkieletem. W cytoszkielecie występują trzy rodzaje włókien: mikrofilamenty, filamenty pośrednie i mikrotubule (rysunek 4.22). Tutaj przyjrzymy się każdemu.

Mikrofilamenty

Spośród trzech rodzajów włókien białkowych w cytoszkielecie mikrofilamenty są najwęższe. Funkcjonują w ruchu komórkowym, mają średnicę około 7 nm i składają się z dwóch splecionych ze sobą globularnych łańcuchów białkowych, które nazywamy aktyną (ryc. 4.23). Z tego powodu nazywamy również mikrofilamenty filamentami aktynowymi.

ATP zasila aktynę, tworząc jej nitkowatą formę, która służy jako tor ruchu białka motorycznego, które nazywamy miozyną. Umożliwia to aktynie angażowanie się w zdarzenia komórkowe wymagające ruchu, takie jak podział komórek w komórkach eukariotycznych i przepływ cytoplazmatyczny, który jest kołowym ruchem cytoplazmy komórkowej w komórkach roślinnych. Aktyna i miozyna są obfite w komórkach mięśniowych. Kiedy włókna aktyny i miozyny przesuwają się obok siebie, mięśnie kurczą się.

Mikrofilamenty zapewniają również pewną sztywność i kształt komórki. Mogą szybko depolimeryzować (rozkładać się) i odbudowywać, umożliwiając w ten sposób komórce zmianę kształtu i ruch. Białe krwinki (komórki zwalczające infekcje organizmu) dobrze wykorzystują tę zdolność. Mogą przenieść się do miejsca infekcji i fagocytować patogen.

Link do nauki

Aby zobaczyć przykład działania białych krwinek, obejrzyj krótki film poklatkowy komórki wychwytującej dwie bakterie. Pochłania jedno, a następnie przechodzi do drugiego.

Filamenty pośrednie

Kilka pasm białek włóknistych, które są nawinięte razem, zawiera włókna pośrednie (rysunek 4.24). Elementy cytoszkieletu zawdzięczają swoją nazwę temu, że ich średnica, od 8 do 10 nm, jest pomiędzy mikrofilamentami a mikrotubulami.

Filamenty pośrednie nie odgrywają żadnej roli w ruchu komórek. Ich funkcja jest czysto strukturalna. Przenoszą napięcie, utrzymując w ten sposób kształt komórki i zakotwiczają jądro i inne organelle w miejscu. Rycina 4.22 pokazuje, w jaki sposób włókna pośrednie tworzą wspierające rusztowanie wewnątrz komórki.

Filamenty pośrednie to najbardziej zróżnicowana grupa elementów cytoszkieletu. We włóknach pośrednich znajduje się kilka rodzajów białek włóknistych. Prawdopodobnie najlepiej znasz keratynę, włókniste białko, które wzmacnia włosy, paznokcie i naskórek.

Mikrotubule

Jak sama nazwa wskazuje, mikrotubule to małe puste rurki. Polimeryzowane dimery α-tubuliny i β-tubuliny, dwóch białek globularnych, tworzą ściany mikrotubuli (ryc. 4.25). Mikrotubule o średnicy około 25 nm są najszerszymi składnikami cytoszkieletów. Pomagają komórce oprzeć się kompresji, zapewniają ścieżkę, wzdłuż której pęcherzyki przemieszczają się przez komórkę i przyciągają replikowane chromosomy do przeciwległych końców dzielącej się komórki. Podobnie jak mikrofilamenty, mikrotubule mogą się szybko rozkładać i przekształcać.

Mikrotubule są również elementami strukturalnymi wici, rzęsek i centrioli (te ostatnie są dwoma prostopadłymi ciałami centrosomów). W komórkach zwierzęcych centrosom jest ośrodkiem organizującym mikrotubule. W komórkach eukariotycznych wici i rzęski różnią się strukturalnie od swoich odpowiedników u prokariontów, co omówimy poniżej.

Wici i rzęski

Wici (liczba pojedyncza = wić) to długie, podobne do włosów struktury, które wystają z błony komórkowej i umożliwiają ruch całej komórki (na przykład plemnik, Euglenai niektóre prokariota). Gdy jest obecna, komórka ma tylko jedną wici lub kilka wici. Jednakże, gdy obecne są rzęski (liczba pojedyncza = rzęski), wiele z nich rozciąga się wzdłuż całej powierzchni błony komórkowej. Są to krótkie, podobne do włosów struktury, które poruszają całe komórki (takie jak pantofelek) lub substancje wzdłuż zewnętrznej powierzchni komórki (na przykład rzęski komórek wyściełające jajowody, które przesuwają komórkę jajową w kierunku macicy lub rzęski wyściełające komórki jajowodów). dróg oddechowych, które zatrzymują cząstki stałe i przesuwają je w kierunku nozdrzy).

Pomimo różnic w długości i liczbie wici i rzęski mają wspólny strukturalny układ mikrotubul zwany „macierzą 9+2”. Jest to właściwa nazwa, ponieważ pojedyncza wić lub rzęska składa się z pierścienia z dziewięciu dubletów mikrotubul, otaczających pojedynczy dublet mikrotubul w środku (ryc. 4.26).

Właśnie ukończyłeś szeroki przegląd komponentów komórek prokariotycznych i eukariotycznych. Zestawienie składników komórkowych w komórkach prokariotycznych i eukariotycznych znajduje się w tabeli 4.1.


Centrosom i Centriole

ten centrosom jest ośrodkiem organizującym mikrotubule znajdującym się w pobliżu jąder komórek zwierzęcych. Zawiera parę centriole, dwie struktury, które leżą prostopadle do siebie (rysunek 2). Każda centriola to cylinder złożony z dziewięciu trójek mikrotubul.

Centrosom replikuje się, zanim komórka się podzieli, a centriole odgrywają rolę w przeciąganiu zduplikowanych chromosomów na przeciwległe końce dzielącej się komórki. Jednak dokładna funkcja centrioli w podziale komórki nie jest jasna, ponieważ komórki, które mają usunięte centriole, nadal mogą się dzielić, a komórki roślinne, które nie mają centrioli, są zdolne do podziału komórek.

Rysunek 2 Centrosomy składają się z dwóch centrioli. Każda centriola składa się z mikrotubul.


Obejrzyj wideo: THE CYTOSKELETON - MICROTUBULES, INTERMEDIATE FILAMENTS, MICROFILAMENTS (Lipiec 2022).


Uwagi:

  1. Onslow

    Świetna opcja

  2. Higgins

    This is valuable information

  3. Mazugrel

    See you on the site!

  4. Creedon

    Moim zdaniem zostałeś oszukany jak dziecko.

  5. Malin

    Niezrównany temat, zastanawiam się))))



Napisać wiadomość