Fuzogeny komórka-komórka to glikoproteiny , które ułatwiają fuzję komórki z błonami komórkowymi . Fuzja komórka-komórka ma kluczowe znaczenie dla łączenia genomów gamet i rozwoju narządów w organizmach wielokomórkowych. Fuzja komórka-komórka zachodzi, gdy zarówno cytoszkielet aktynowy, jak i białka fuzogenne odpowiednio przestawiają się w poprzek błony komórkowej. Proces ten jest prowadzony przez wypukłości błonowe napędzane aktyną.
EFF-AFF to identyfikatory glikoprotein typu 1 , które tworzą fuzogeny komórka-komórka. Po raz pierwszy zidentyfikowano je, gdy stwierdzono, że mutanty EFF-1 „blokują fuzję komórek we wszystkich nabłonkach naskórka i sromu ” u glisty , Caenorhabditis elegans . EFF-AFF to rodzina glikoprotein błonowych typu I , które działają jak fuzogeny komórka-komórka, nazwana od „niepowodzenia fuzji komórek kotwicy”. Ponieważ było wiadomo, że mutanty EFF-1 z powodzeniem łączyły komórkę kotwiczącą i (szew macicy) utse syncytium, tworząc ciągłą rurkę maciczno-sromową, gdzie te połączenia zawiodły, odkryto mutanty AFF-1. AFF-1 uznano za niezbędną do tego procesu oprócz fuzji heterologicznych w C. elegans . Formy transbłonowe tych białek , podobnie jak większość wirusowych fuzogenów, posiadają N-końcową sekwencję sygnałową , po której następuje długa część zewnątrzkomórkowa , przewidywana domena transbłonowa i krótki ogon wewnątrzkomórkowy . „Uderzająca konserwacja pozycji i liczby wszystkich 16 cystein w części zewnątrzkomórkowej” białek EFF-AFF z różnych gatunków nicieni sugeruje, że białka te są złożone w podobną trójwymiarową strukturę , która jest niezbędna dla ich aktywności fuzogennej. Białka C. elegans AFF-1 i EFF-1 są niezbędne do rozwojowej fuzji między komórkami i mogą łączyć komórki owadzie. „Tak więc FF obejmują starożytną rodzinę fuzogenów komórkowych, które mogą promować fuzję, gdy są wyrażane na cząsteczkach wirusowych”.
Proces
Fuzogeny komórka-komórka to białka, które promują fuzję błony komórkowej między różnymi komórkami. Aby zostać uznanym za fuzogen, musi być wymagany do fuzji, fuzji nieznanych błon i być obecny na błonie stapiającej się, gdy zajdzie taka potrzeba. Komórki te obejmują między innymi: gamety, trofoblasty, komórki nabłonkowe i inne komórki rozwojowe. Te fuzogeny pośredniczą w fuzji komórka-komórka i mogą przeprowadzać naprawy neuronów, autofuzję i uszczelnianie fagosomów. Chociaż białka te promują podobne funkcje wśród komórek, mają indywidualne mechanizmy. Nazywa się to mechanizmami jednostronnymi (musi być obecna jedna błona łącząca) i dwustronnymi (te same lub różne fuzogeny obecne na obu błonach). Większość mechanizmów fuzogenu zaczyna się od hemifuzji, ale mechanizm fuzogenów komórka-komórka składa się z czterech oddzielnych etapów.
Krok
Komórki muszą się identyfikować i znajdować blisko siebie.
Występuje hemifuzja.
Pory fuzyjne w strukturze hemifuzyjnej otwierają się, umożliwiając w ten sposób połączenie zawartości komórek.
Komórki całkowicie łączą się z rozszerzeniem porów.
Aplikacje
Role w zapłodnieniu gamet
Fuzogeny komórka-komórka mają kilka różnych zastosowań. Te czynniki chemiczne mogą odgrywać znaczącą rolę w rozmnażaniu płciowym i bezpłciowym poprzez promowanie fuzji dwuwarstw błonowych. W przypadku rozmnażania płciowego znaleziono dowody na to, że u myszy za fuzogeny odpowiedzialne są niektóre obowiązkowe fuzogeny plemnika i komórki jajowej; dwoma szczególnymi białkami były IZUMO1 i CD9. Po porównaniu danych z eksperymentów przeprowadzonych na roślinach, grzybach i bezkręgowcach okazało się, że kilka kluczowych genów mogło być odpowiedzialnych za zapłodnienie. Jednak, podobnie jak w przypadku drożdży, nie znaleziono genów odpowiednich do procesu zapłodnienia. Ostatnio inne białko zostało sklasyfikowane jako fuzogen gamet (HAP2 lub GCS1). Podobnie jak w poprzednim przykładzie, białko to jest obecne w roślinach, protistach i bezkręgowcach. Ten fuzogen przypomina eukariotyczny somatyczny fuzogen wspomniany wcześniej, EFF-1. Obecność HAP2 indukuje hemifuzję i mieszanie zawartości komórek. Jednak rozważając rozmnażanie bezpłciowe, komórki somatyczne mogą również ulegać fuzji komórka-komórka lub samofuzji. Zaobserwowano dwa szczególne fuzogeny SO i MAK-2. Dowody potwierdzają, że białka te kontrolują i regulują wydajne stężenie i lokalizację białka.
Role w naprawie neuronów
W medycynie przeprowadza się eksperymenty w celu przetestowania zastosowań fuzogenów komórkowo-komórkowych w naprawie nerwów aksonalnych i określenia ich przydatności z innymi komórkami nerwowymi. Obecną metodą naprawy nerwów jest zszywanie odciętych końców nerwów. Ma to długi proces regeneracji, z niskim wskaźnikiem funkcjonalności naprawionych nerwów. Rozważając fuzogeny komórka-komórka jako potencjalną odpowiedź, badacze podzielili te fuzogeny na dwie grupy w oparciu o mechanizmy fuzji: agregację komórek i modyfikację błony. Stwierdzono, że jeden PEG fuzogenu pasował do obu grup. To właśnie ten fuzogen umożliwił przywracanie komórek nerwowych u ludzi. Kiedy operacje odbywały się w określonych ramach czasowych (12 godzin na naprawę nerwów u ludzi i 24 godziny na leczenie szczurów kulszowych), powrót do zdrowia pacjenta był prawie pomyślny. Dzięki tym badaniom istnieje możliwość naprawy ludzkich przeszczepów nerwowych. Niektóre potencjalne zastosowania badanych fuzogenów komórkowo-komórkowych to szczepionki przeciwnowotworowe i regeneracja uszkodzonych komórek. Dodatkowo każdy nerw obwodowy w ciele mógłby zostać naprawiony, a przeniesione tkanki mogłyby zacząć działać, gdy tylko wrócą zmysły. Wreszcie, każda operacja wykonana na nerwach może być również naprawiona, co skutkuje szybszym powrotem do zdrowia.
_or_anchor-cell_fusion_failure_1_(AFF-1)_exhibited_different_morphologies.png)
