Podosom

Podosomy
(żółte) w komórkach czerniaka wraz z jądrami komórkowymi (niebieskie), aktyną (czerwone) i regulatorem aktyny (zielone).
Szczegóły
Identyfikatory
łacina	Podosoma
Siatka	D000069261
TH	H1.00.01.1.02034
Terminologia anatomiczna

Podosomy to stożkowe, bogate w aktynę struktury znajdujące się na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej komórek zwierzęcych . Ich wielkość mieści się w zakresie od około 0,5 µm do 2,0 µm średnicy. Chociaż te unikalne struktury są zwykle umiejscowione na obrzeżach błony komórkowej, wykazują spolaryzowany wzór rozmieszczenia w migrujących komórkach, umiejscowionych na przedniej granicy pomiędzy blaszką a blaszką . Ich główny cel jest związany z ruchliwością komórkową i inwazja; dlatego służą zarówno jako miejsca przyłączania, jak i degradacji wzdłuż macierzy zewnątrzkomórkowej . Wiele różnych wyspecjalizowanych komórek wykazuje te dynamiczne struktury, takie jak inwazyjne nowotworowe , osteoklasty , komórki mięśni gładkich naczyń , komórki śródbłonka i niektóre komórki układu odpornościowego, takie jak makrofagi i komórki dendrytyczne .

Charakterystyka

Podosom składa się z rdzenia bogatego w aktynę otoczonego białkami adhezyjnymi i rusztowaniami. Włókna aktynowe w tych strukturach są w dużym stopniu regulowane przez wiele nukleatorów aktyny, aktywatorów polimeryzacji, białek wiążących i sieciujących aktynę, kinaz , małych GTPaz i białek rusztowania; dlatego całkowity obrót aktyną następuje w ciągu kilku sekund. jako markery stosuje się białka Tks5 i WASP ( białko zespołu Wiskotta-Aldricha ), obok aktyny , kortaktyny i Kompleks Arp2/3 do lokalizacji i izolacji tych wypukłości, ponieważ Tks5 i WASP są unikalne dla podosomu w porównaniu z innymi strukturami komórkowymi opartymi na aktynie.

W swojej zewnętrznej strukturze podosomy wykazują dwie odrębne cechy: rdzeń aktynowy i kompleks pierścieniowy. W rdzeniu znajdują się koordynatorzy zarodkowania aktyny . W szczególności kompleks Arp2/3 i WASP, gdy znajdują się blisko błony komórkowej, lub kortaktyna, gdy znajdują się dalej, obejmują tę grupę białek. Z gęstego rdzenia aktyny wychodzą promieniście włókna aktyny, sięgające do błony komórkowej i pomiędzy sąsiadującymi podosomami.

W kompleksie pierścieniowym integryny i białka związane z integrynami służą do połączenia cytoszkieletu z integrynami na powierzchni komórki, tworząc występ na zewnątrz. Wstępne badania sugerowały, że nadbudowa podosomów była cylindryczna, ale nowe postępy w bioobrazowania zmieniły tę percepcję i wykazały, że kompleks pierścieniowy ma formę wielokątną . Odkrycie to było możliwe dzięki zastosowaniu analizy Bayesa dotyczącego mrugania i wybielania do danych uzyskanych ze standardowej mikroskopii szerokokątnej przy użyciu komórek, które wyrażały znakowane fluorescencyjnie białka specyficzne dla kompleksu pierścieni podosomu.

Zazwyczaj wielkość podosomu mieści się w zakresie od 0,5 µm do 2,0 µm średnicy i głębokości. Żywotność konstrukcji wynosi zaledwie kilka minut, czyli jest znacznie krótsza niż obserwowana w przypadku invadopodiów.

Funkcjonować

Uważa się, że podosomy są ściśle powiązane z ruchliwością komórek w mikrośrodowiskach tkanek poprzez koordynację degradacji macierzy zewnątrzkomórkowej z ruchem komórkowym. Migracja komórek jest niezbędna do prawidłowego rozwoju embrionalnego , a w okresie dojrzałości do gojenia się ran i reakcji zapalnej . Przykłady tych ruchliwych zachowań komórek obejmują: przezśródbłonkową migrację komórek dendrytycznych, migrację komórek śródbłonka aorty w celu przebudowy naczyń tętniczych i infiltrację tkanek przez makrofagi. Zaburzenia migracji komórek leżą u podstaw patologii obejmujących rozwój, układ naczyniowy i odporność. W związku z tym podosomy są obecne w typach komórek związanych z przebudową tkanek i układem odpornościowym.

Pacjenci cierpiący na zespół Wiskotta-Aldricha wykazują poprzez swoje komórki odpornościowe ciągłe dowody na rolę, jaką pełnią podosomy w ruchliwości komórek. Pacjenci ci nie posiadają w pełni uformowanej osy, która, jak wykazano w poprzednich badaniach, lokalizuje się w podosomach i stanowi integralną część ich powstawania. Komórki dendrytyczne i makrofagi układu odpornościowego tych pacjentów nie tworzą się podosomy i nie wykazują defektów w ruchu komórkowym w mikrośrodowisku tkankowym. Niektórzy badacze podejrzewają, że podosomy mogą brać udział w migracji komórek grzebienia nerwowego. Pacjenci z zespołem Franka-ter Haara wiadomo, że są mutantami pod względem białka Tks4 specyficznego dla podosomu i wykazują defekty w migracji komórek grzebienia nerwowego .

Badania sugerują, że poza znanymi funkcjami podosomów te dynamiczne struktury wykazują również cechy mechanosensoryczne. Wydaje się, że na początkowe tworzenie podosomów wpływa struktura i skład podłoża, w tym obecność i rozmieszczenie określonych ligandów . Różne receptory integryn monitorują właściwości mechaniczne mikrośrodowiska komórkowego i mogą wpływać na tworzenie podosomu i inicjować je. Po całkowitym uformowaniu integralność podłoża macierzy decyduje o długości życia podosomu, a zwiększona sztywność prowadzi do dłuższej wytrzymałości i bliższych odstępów między miejscami podosomu.

Niektóre badania wskazują również na przypuszczalną rolę podosomów nawet w regulacji funkcji komórek macierzystych szpiku kostnego. Wykazano, że podosomy są szeroko obecne in vitro na mezodermalnych komórkach progenitorowych (MPC), komórkach zdolnych do różnicowania się w mezenchymalne komórki zrębowe . Zaproponowano, że podosomy odgrywają ważną rolę w mobilizacji MPC w przypadku potrzeby fizjologicznej.

Rola w osteoklastach

Osteoklasty to duże, wielojądrzaste komórki kostne , które prowadzą proces resorpcji kości . W tym procesie przebudowy integralną rolę odgrywają podosomy. Podczas dojrzewania prekursorów osteoklastów grupy podosomów tworzą struktury pierścieniowe wyższego rzędu, które ostatecznie łączą się w prążek wokół obwodu komórki. Powstały układ podosomów jest silnie połączony poprzez gęstą, promieniową sieć włókien aktynowych, które rozciągają się pomiędzy i na sąsiednie podosomy.

Nagromadzenie F-aktyny , winkuliny , paksyliny i α-aktyny w podosomach pasma koalescencyjnego sygnalizuje rozwój w pełni dojrzałego osteoklastu. Po rozpoczęciu resorpcji kości pasmo podosomów rozpada się, pozostawiając siatkę składającą się głównie z F-aktyny, która działa jako „strefa uszczelniająca”. Ta strefa uszczelniająca staje się miejscem przyłączania osteoklastów do macierzy kostnej. Hamowanie resorpcji kości poprzez interwencję lekową skutkuje brakiem prążka podosomu podczas wczesnego różnicowania osteoklastów i ostatecznym brakiem strefy uszczelniającej.

Historia

Na początku lat 80. XX wieku fibroblasty zarodków kurzych transformowano przy użyciu wirusa mięsaka Rousa (RSV) zawierającego onkogen v-src. Transformacja ta wywołała relokalizację winkuliny i α-aktyny w cytoszkielecie z ogniskowych zrostów tworząc okrągłe skupiska. Później, w 1985 roku, przy użyciu tych samych komórek wykazano, że te skupiska białek były zlokalizowane w występach w brzusznej błonie komórkowej i były miejscami przylegania do podłoża; dlatego struktury te nazwano podosomami, co wskazuje na ich stopowy charakter w komórkach. W 1989 roku wykazano, że te podosomy odgrywają rolę w degradacji macierzy. , tym dynamicznym strukturom nadano nazwę invadopodia .

Ponieważ oba terminy inwadopodia i podosomy były początkowo używane w odniesieniu do identycznych struktur w identycznych liniach komórkowych, istnieje zamieszanie co do nazewnictwa. Zazwyczaj, gdy te struktury znajdują się w normalnych komórkach, określa się je jako podosomy, a w komórkach nowotworowych – invadopodia .

Zobacz też

• Inwadopodia
• Lamellipodia

Linki zewnętrzne

• MBInfo - Podosomy
• MBInfo - Zgromadzenie Podosomu
• Podosomy i Invadopodia na stronach tematycznych Scirus