Hialin
Hialina jest białkiem uwalnianym z ziarnistości korowych zapłodnionego jaja zwierzęcego . Uwolniona hialina modyfikuje macierz zewnątrzkomórkową zapłodnionego jaja, aby zablokować innym plemnikom wiązanie się z jajkiem i jest znana jako powolna blokada polispermii . Wszystkie zwierzęta mają ten mechanizm powolnego blokowania.
Hyalin to duże, kwaśne białko, które pomaga w rozwoju embrionalnym. Białko ma silne właściwości adhezyjne, które mogą pomóc w różnicowaniu komórek i jako składnik zapobiegający polispermii. Tworzy szklistą warstwę, która pokrywa powierzchnię komórki jajowej po inseminacji.
Struktura
Jego struktura fizyczna ma główny i pomniejszy składnik. Jeden jest nitkowaty, ma elastyczne cząsteczki zawierające na końcu kulistą głowę domeny. Jego konformacja jest utrzymywana głównie przez wiązania dwusiarczkowe, ponieważ praktycznie wszystkie aminokwasy cysteiny występują w postaci dwusiarczkowej, ale także siły hydrofobowe i wiązania solne stabilizują cząsteczkę. Długość włókna wynosi około 75 nm, a główka ma kształt maczugi i średnicę 12 nm. Istnieje izoforma cząsteczki, która zamiast tego ma dłuższe włókno o długości 125 nm. Obie formy tych włókien często fałdują się, co powoduje, że białko jest heterogeniczne, co skutkuje słabo widocznymi plamami na żelu. To sprawia, że dokładna masa jest niepewna, ponieważ białko jest bardzo trudne do oczyszczenia. Szacunki określają masę na około 350 kDa. Około 2-3% jego masy stanowią węglowodany. Agregaty hialiny tworzą się również poprzez asocjację głów białka, a hialina pozostaje związana z białkiem rdzeniowym o wysokiej masie cząsteczkowej podczas oczyszczania.
Hyalin mRNA ma około 12 kb długości. Koduje około 25% reszt kwasowych i tylko 3,5% reszt zasadowych. W jego sekwencji znajduje się region zawierający powtórzenia tandemowe o długości około 84 aminokwasów. Ta sekwencja jest wysoce konserwatywna między gatunkami i uważa się, że jest adhezyjnym podłożem hialiny. Stworzono rekombinowaną część tej sekwencji i przetestowano jej właściwości adhezyjne. Stwierdzono, że jest mniej więcej tak klejący jak rodzimy hialin. Przeciwciała wiązały się z rekombinowaną hialiną i blokowały jej adhezję podobnie jak normalna hialina. Następnie stwierdzono, że region powtórzeń tandemowych znajduje się na nitkowatej części hialiny, gdy przeciwciała się z nim wiążą. Może być obecnych aż 21 takich długich powtórzeń, co stanowi 230 kDa całkowitej masy i dwie trzecie obszaru nitkowatego. Te powtórzenia nie wykazują podobieństwa do niczego w genbanku, co czyni hialin unikalnym białkiem.
Rozwój zarodkowy
Lokalizacja w komórce
Hialina znajduje się w ziarnistościach korowych jaja. Tutaj białko jest w postaci solowanej. Granulki korowe migrują do wewnętrznej błony plazmatycznej, gdzie pozostają nieaktywne, dopóki komórka nie ulegnie depolaryzacji. Całe białko w tym momencie jest pochodzenia matczynego. Hialina jest ograniczona w podregionie ziarnistości korowych, co pokazuje, że i te pęcherzyki zawierają wystarczającą ilość hialiny, aby podtrzymać komórkę i utworzyć warstwę hialiny aż do etapu gastrulacji. Innym źródłem hialiny jest cytoplazma. Ma to również podłoże matczyne. Warstwa hialiny, która pokrywa zarodek, tworzy się nawet po usunięciu hialiny z ziarnistości korowych, co wskazuje na istnienie tego rezerwuaru wtórnego. Nowa hialina nie jest wyrażana, dopóki nie zostanie uformowana gastrula. Świadczy o tym akumulacja hialinowego mRNA. Ten mRNA ulega ekspresji wokół blastoporu w endoderma - granica ektodermy, która jest bogata w szorstkie retikulum endoplazmatyczne. Na wierzchołkowej powierzchni ektodermy pojawiła się nowa hialina komórki. Musiał też być specjalnie transportowany, tak jak to miało miejsce w ziarnistościach korowych. Hyalin nie wnika do endodermy. Zidentyfikowano, że niektóre przeciwciała monoklonalne przenoszą cząsteczki na wierzchołkową powierzchnię komórek ektodermalnych. Hialina matczyna utrzymuje się przez cały okres rozwoju i pojawia się w archenteronie gastruli. Ponieważ ten sam genomowy gen DNA koduje zarówno matczyną, jak i nową hialinę, musi wystąpić jakiś alternatywny splicing, aby przeciwciała przeniosły właściwą hialinę do właściwego obszaru.
Tworzenie warstwy hialinowej
Struktura hialiny zależy od jonów wapnia. Stabilizuje przed denaturacją pod wpływem wysokich stężeń NaCl w wodzie morskiej. Stabilizacja następuje, gdy stężenia są tak niskie, jak 1 mM. Wapń powoduje również wytrącanie hialiny i tworzenie agregatów ze sobą i innymi białkami. Wymagałoby to wyższych stężeń wapnia. Inny jon dwuwartościowy, Mg2+, powoduje dalsze wytrącanie hialiny. Magnez działający samodzielnie nie może powodować wytrącania, ale zwiększa efekt wytrącania wapnia.
Jak wspomniano wcześniej, warstwa szklista pokrywa zewnętrzną powierzchnię zarodka. Po zapłodnieniu komórki jajowej granulki korowe egzocytują swoją zawartość do macierzy pozakomórkowej. Kiedy tak się dzieje, hialina wchodzi w kontakt z jonami wapnia i rozpuszcza się. Wiązanie z wapniem indukuje również interakcje hialina-białko, tworząc agregaty siebie i innych białek. Powstaje żelowa warstwa, a wokół jaja tworzy się szklista warstwa. Warstwa szklista osiąga grubość około 2–3 mm w ciągu piętnastu minut po inseminacji. Warstwa ta tworzy się w macierzy zewnątrzkomórkowej i działa jako substancja adhezyjna dla blastomerów.
Funkcjonować
Warstwa szklista odpowiada za adhezję i właściwą orientację komórek zarodka. W trakcie rozwoju niektóre komórki zmieniają swoje powinowactwo wiązania do hialiny. Hyalin pomaga komórkom różnicować się w połówki zwierząt i roślin podczas oogenezy, wykorzystując jony cynku i litu. Cynk zwiększa ilość wytrącanej hialiny, podczas gdy lit utrzymuje solubilizację hialiny w obecności wapnia. Cynk powoduje zatem efekt zwierzęcy, ponieważ wiązanie komórek blastuli byłoby silniejsze, podczas gdy słabsze przyczepienie komórek tworzyłoby połowę roślinną. Komórki mogą się dalej różnicować, jeśli uzyskają powinowactwo do innych błon. Inwazja blastuli występuje, gdy endoderma traci powinowactwo do hialiny, podczas gdy ektoderma je zachowuje. Prowadzi to do zwornikowego kształtu gastruli, z różnymi warstwami tworzącymi oddzielne systemy biologiczne.
Hyalin ma drugorzędny efekt wspomagania polispermii w warstwie szklistej. Koperta zapłodnienia to utwardzona bariera mechaniczna, która blokuje dodatkowe plemniki przed penetracją do komórki. Tworzą go produkty wydzielane przez ziarnistości korowe. Pod otoczką zapłodnienia znajduje się warstwa szklista, która zakrywa receptory plemników w błonie komórkowej komórki jajowej. Jeśli otoczka zapłodnienia nie uformuje się lub nie ulegnie dysocjacji, sama warstwa szklista blokuje polispermię.