Методы изучения адгезии клеток реферат

Обновлено: 02.07.2024

• Адгезивные контакты представляют собой семейство близких поверхностных доменов, которые связывают соседние клетки друг с другом
• Адгезивные контакты содержат трансмембранные кадгериновые рецепторы
• Наиболее полно изученный адгезионный контакт, называемый опоясывающим зональным контактом, или адгезивным пояском (zonula adherens), расположен в контактном комплексе, который образуется в некоторых тканях между соседними эпителиальными клетками
• В опоясывающем зональном контакте адаптерные белки, которые называются катенинами, связывают кадгерины с актиновыми филаментами

Адгезивные контакты представляют собой компоненты контактного комплекса, благодаря которому скрепляются между собой клетки эпителия и эндотелия. В электронном микроскопе адгезивные контакты выглядят в виде темных утолщенных полос, расположенных в примыкающих областях плазматической мембраны соседних клеток, связанных стержнеобразными структурами, простирающимися в межклеточное пространство. На представлен наиболее полно исследованный адгезивный контакт, называемый опоясывающий зональный контакт, или адгезивный поясок (zonula adherens) В комплексе, формирующемся между некоторыми эпителиальными клетками, он располагается непосредственно под плотным контактом.

Несмотря на свое местоположение, адгезивные контакты имеют два общих свойства. Во-первых, они содержат трансмембранные белки-рецепторы, которые называются кадгерины. Эти белки связываются с одноименными белками, расположенными на соседних клетках. Связывание рецепторов, расположенных на одной клетке, с такими же рецепторами другой называется гомофильным связыванием.

Предполагается, что этот тип связывания играет важную роль в обеспечении клеточной организации ткани, способствуя возникновению специфического взаимодействия клеток между собой. Это можно проиллюстрировать, экспрессируя гены двух различных кадгериновых рецепторов в двух разных популяциях одних и тех же клеток, поместив эти популяции в одну чашку Петри. Через несколько часов клетки самоорганизуются в группы, экспрессирующие тот или иной рецептор.

Если к культуре добавить антитела, блокирующие сайты гомофильного связывания кадгеринов, то группы клеток не образуются.

Димеры кадгериновых рецепторов, участвующие в адгезивных контактах, содержат пять внеклеточных доменов, которые полностью обеспечивают гомофильное связывание. Как показано на рисунке ниже, возможны три отдельных перекрывающихся положения этих доменов. Наиболее прочное связывание происходит, когда рецепторы перекрываются антипараллельно и полностью, в то время как их частичное перекрывание обеспечивает более слабые взаимодействия.

При изменении числа кадгериновых рецепторов на поверхности клеток может меняться прочность их связывания с соседними клетками; этот процесс называется модуляцией связывания. Мы не располагаем данными в пользу того, что кадгерины претерпевают конформационные изменения, приводящие к изменению сродства и контролирующие прочность связывания адгезивных контактов. Такие конформационные изменения известны под названием модуляции сродства и характерны для интегриновых рецепторов.

Второе свойство адгезивных контактов связано с тем, что они оказываются достаточно сильными для того, чтобы изменять форму ткани и/или противостоять силам сдвига. Например, как схематически показано на рисунке ниже, в связывании цитоплазматических хвостов кадгериновых рецепторов с пучками актина в опоясывающем зональном контакте участвуют якорные белки, известные под названием катенины. В свою очередь, актиновые филаменты этих пучков присоединены к миозиновым белкам, которые обеспечивают им возможность скользить по отношению друг к другу.

Считается, что это приводит к сокращениям, меняющим форму апикального полюса эпителиальных клеток. Это может быть важно, например, при развитии нервной трубки, когда за счет инвагинации эпителиальных клеток закрывается ее желобок.

Наряду с адгезивными функциями, обусловленными присутствием кадгерина, адгезивные контакты также участвуют в специфических процессах неизвестной природы. На основании генетических экспериментов на плодовой мушке предполагается, что в формировании морфологически четких опоясывающих зональных контактов участвуют белки, отличные от кадгеринов и катенинов. Эти дополнительные белки могут также регулировать сборку цитоскелета на сайтах, расположенных на значительных расстояниях от самих адгезивных контактов. Например, они могут участвовать в формировании полярности эпителиальных клеток, и, таким образом, косвенно влиять на сборку других клеточных контактов, включая плотные. В настоящее время исследователи пытаются выяснить, каким образом это происходит.

Опоясывающий зональный контакт является частью контактного комплекса.
С цитоплазматической стороны плазматической мембраны к контакту примыкают актиновые пучки.
Кадгерины образуют стержневые структуры между клетками и связываются с актиновым цитоскелетом через якорные белки, такие как катенины. Каждый тип адгезивных контактов прочно удерживает соседние клетки вместе Клетки, экспрессирующие идентичные кадгериновые рецепторы, селективно связываются между собой.
Такое гомофильное связывание играет важную роль в формировании тканей в процессе развития. Кадгериновые белки образуют димеры, которые связываются друг с другом.
Показаны три типа взаимодействия кадгеринов.
Прямые измерения силы взаимодействия показывают,
что наибольшей степени перекрывания соответствует максимальная прочность связывания.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНОВ ЛЕНИНА, ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЩИИ И ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

• На правах рукописи

ГОРДЕЕВА Лариса Валентиновна

ИЗУЧЕНИЕ КЛЕТОЧНОЙ АДГЕЗИИ В МОДЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ IH VITRO '

Автореферат дооертации на ооиокание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена в Межфа^льтетской проблемной научно-исследовательской лаборатории молекулярной биологии и биоорганической химии им.А.Н.Белозерского МГУ им,М.В.Ломоносова (директор чл.-корр. АН СССР, профессор В.П.Скулачев).

Научный руководитель: доктор биологических наук

Л.Б.МАРГОЛИС. .Официальные оппоненты¡доктор биологических наук

Ведущее учреждение: Институт цитологии АН СССР (г.Ленинград).

на заседании специализ! . . . 68

в Московском государственном университете им.М.В.Ломоносова

доктор медицинских наук

по адресу: Москва, И 9^99, Ленинские горы, Биологический факультет МГУ. Автореферат разослан "

Ученый секретарь споан.адпзграгаиного Совета, Сиологиччгких наук

Е. Н. Калпстратова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

. ч:рст1альиостъ проблемы. Адгезия клеток - одна из центральных --^-доуеточной биологии. Адгезия является ключевым процессом эмбриогенезе, при морфогенезе и регенерации тканей и органов, опухолевых клеток адгезия часто нарушена. Полагают, что это . ужит одной из причин инвазивного роста и метастазированин зло-чествешпйс новообразований.

Итак, процесс клеточной адгезии дат.о на уровне начального контактного взаимодействия зависит от многих характеристик плазматической мембраны. Дале-, контакт клена о другой поверхностью шщуцпрует целый комплекс кортикальных реакций, за которыми следует перестройка структуры цитоскелета: шкрофшюмзнтов', микро- ' трубочек и т.д. По-видимому, в любом из этих звеньев могут произойти изменения, приводящие к нарушению адгезии у опухолевых кло ток. В такой сложной экспериментальной системе исследование значения характеристик плазматической ыемйраш в процессе адгоакг затруднено.

Одним из перспективных подходов для изучении: роли различных мембрашшх компонентов в клеточной адгезии является заилена одной из взаимодействующих клеток на искусственную комбралу, свойства которой задается экспериментатором. В нашей лаборатории разработана полумэдельная система "клетка-искусственная лзшддная ыекбра на", в которой изучается влияние различных характеристик лшшдаО' го катрпкса мембраны на процесс установления гхштактов. В настоя п:эИ работе ¡/я продолжили серию подобных исследований.

Полья работы било:

1) Усовершенствовать метода изучения клеточной адгезии о по г.:паью полумоделышх систем "клетка-плоская липздная пленка"; "¡•-тстгл-липосокы". Разработать новао систош "¡шетгл-липосош.мо д^-пцирокипшо локтином" и "клетка с модкфнцироЕшкой плазматической мембраной - адгезивный субстрат".

2) Использовать указанные модолышо систош для изучогаш ро .та р!Л1.'ач!пге компонентов плазматической мембраны в меточной

Л-'Ч.-од нгис слодутеияо ниШ221:

I. г.тгт;:ие вз'&молиЯстгая элитшздадьних клеток с

туга т дисперсно смаси ллпздов з бу-^рлсч пас Для т.'.спг—

лгап^ся лект:п. г; нспо.-'-гсъалп гсг>-

(мэтм-ое отно.летге 9:'>. нонЛ

н'/. липпсо'.: п -^ч-;-ч.-^иа. '.Ъс:-• • ' ' • " "Н'.ГЮ" ГЗ ■пго-:;:.;:;:! С/Г;П;

ОЛЛЧ " ! гт-УУЛ, • ! ■ ¿,0 ь ипУЪ'Сзярогтуа емзеъ до6&1>ъи\-'л ццтохал&гш .'

Клетка исследовали методаъи прижизненной фазо-контрастной и флуоресцентной микроскопия на микроскопе 0р1;оп р1ю1,от1сгозсор iii (ОРТ). Ыикрофлуориметрические измерения проводили с помощью микрс-флуориметра 4МЕЯ-2 (ШЮ, СССР). Флуоресценцию измеряли в относительных единицах. Ноль прибора устанавливали по собственной флуоресценции клеток, отмытых от среды раствором Хенкса. Для каздого препарата выполняли 15-20 измерений на произвольно выбранных участках поверхности разных клеток.

Тонкуз структуру поверхности клеток исследовали методом сканирующей электронной микроскопии. Для этого клетки фиксировали 2% глутарошм альдегидом, обезвоживали в растворах ацетона возрастаний концентрации и высушивали в критической точкэ каления 002« Препараты напыляли слоем платины и исследовали на микроскопе РЬШ1ря РЗЕМ- 500 .

Подготовку препаратов к трансмиссионной электронной микроскопии вела согласно методикам Н.В.Еелицер [ ЗеНЛаег ^ п1., 1936). Для фиксации применяли 2,5% раствор глутаральдегцда с 0,1" таннинозой кислотой на ОДМ какодилатном буф-эре; постфиксациз проводили в 1% растворе четырехогсгси осмия с 0,8£ феррицазнида калия;-затем препараты контрастировали в 2% растЕсре танииновой кислоты. Далее использовали стандартную процедуру подготовки образцов для электронной микроскопии (по Узил, 1875). Ультратошше серийные срезы, ориентированные перпендикулярно плоскости субстрата, исследовали на микроскопе. ¡1-600 ( апасм, Япония).

Статистически обработанные результат!' представлены в ваде

ь.- и, где М - срэднае арифметическое, а - стандартное от: лопегач' среднего арифметического. Доверительные интервалы определял:' согласно - - распозделетгз Стьадента с доверлташшм уровнем.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЗДЕНИЕ.

I. Контактные взаимодействия эпителиальных клеток с "кадкам.." и "твордыми" плоскими

В первой части работы ш исследовали возможность'участия "жидких" и "твердых" липидных доменов плазматический мембраны в' установлении, стабильных межклеточных контактов.

Изучали области контакта эпителиальных клеток линии ШТР о модельными мембранам! - плоскими ляпвднымп пленками, адсорбированными на поверхности покровного стекла. Иссольновалп лпппдша пленки, которые при 37°С находились е "гадком", либо в "твердом" фазовом состоянии. Ли шэд ш с мембраны разного фазового состоязел получали из разных молекулярных видов фосфатндилхолипов,- отдача* • кихся насыщенностью жирнокислотных остатков. Исследовали мэрфоло таю меток эпителиального пласта, контактируем с лпшдными пленками "край в край", а также перераспределение связанных с клеточной поверхностью поливалентных лигавдов .- конкававалипа L и "твердых" (гелеобразных) липосом. Для контроля таким со образов исследовали клетки эпитачиалыюго пласта, но контактирующие о дг-шилпдз! пленками.

Контрольные клетки образовывали па субстрате островки эпи- ' теляондноК морфологии. Клетки в островках не были .поляризованы; ciRi плотно прилегали друг к другу в были раздолйш достаточно чотюши . По мора роста культуры 'остроы-л сливалась в

едашгЯ ааятаагвлышй пласт.

У Kpaöi нш областям клеток. Происходила так называемая "чиспл" . ¡результате цвднофлуоресцентнсго окрашивания на конА "иочлщвн-ге" участки выявлялись в виде черных полосок при флуоресцентной гкроскопии. В области иезклеточных контактов, а также на участ-IX свободного края, где ламелл не было, не было и черных зон нстки", Тагапд образом,. наличие черных зон свидетельствовало о >м, что клеточный край активен.

цифкчяости молекулярные компоненты плазматической мембраны, опосредующие сндоцитоз ллпосом и участвующие в их стабильной адсорбции на хлэточкой поверхности. .

Исгусотзопаая ллгпдт?'?"! мембрана -- крайне угроиекнья ;ю?олъ лзткя; Сдп дсет изучать "-.-.рактерпстпкя лишь едкого

:гибрашюто шлюпсчга - -^гадного ¡:¿crпта. at'raysroi! :ra' п изу-

poTfjo^nirv'ivío uwCpzru " - ¿одедпро?' :■■::'('тыклтопкшг вшило--

аЗстгяй, нгг.:сао;г;1Г. . тосса о-сгог-.^овакнсй Лпктлпг.мя гггта-*

Изучали "связывание лектиновых липосом (конА-линойом и АЗП-липосом) с двумя парами линий нормальных и трансформированных мышиных фибробластов: ЬШ- ЗТЗ- зузтЗ. Для наблвдошш за липосо-мами на клеточной поверхности в их мембрану вводили флуоресцентный маркер перцленоилфосфатидалхолин. Для контроля изучали овязы-вание с этими линиями клеток свободных-л еютшов, меченых ОИТЦ.

Инкубация лектиношх липосом с клетками с последующей отмывкой раствором Хенкса приводила к появлению на клетках диффузной флуорооценции. Набладения при различном положении фокусной плоскости микроскопа показали, что флуоресценция сосредоточена преимущественно на клеточной поверхности.

Связывание'конА-лкносом с клеточной поверхностью происходила преимущественно через молекулы лектина: оно не уменьшалось, пооло инкубацни клеток с липосомаш бег лек-тина, а тадсх- поело предварительно!! обработки шаток трипсином (в отличие от. контрольных оштов с липосомами без конА). С другой отороны, предварительная обработка клеток свободным к/жА в 3 раза сшшала связыв&шю о щ конА-липосом, И к такоцу ке результату приводило-добавление в' инкубационную среду с( -метил- В-маннопиранозида, кош';урлрунцего о меточными рецепторами за связывание с конА..

В случае АЗН-липосом связывание с клотка'ы уменьшалось' в' 4 раза в присутствии специфического конкурентного ингибитора. -и -ацетилглюкозш.шна.

Ш изучили связывание лектиновых липосом с поверхностью нормальных п трансфор?Л1рова1шых 'клеток метолом кикрофлуориметряи.Как следуот из результатов,приведенных' на рис.2, специфическое (т.о. подавляемое cL -метил- D-машопнраяозидом) связывание конА-липосом клетка:,я лилии Ь' в 2,5 раза вниз, чем мьояитми эмбриональны?.® фи-бробласта!.п. Данное различие сохраняется в йяроком диапазоне кон-цонтрацкп :;онА-липоссм (p-tc.3). Клетки лшеш sv3t3 специфичсскл* звяонвали з 3 раза больше конА-лппосо;л,чем клетки ЗТЗ (рис.2).

Сходндй кТфзкт б:хл по.оучен при использовании АЗИ-липосом 'табл.1):, спецп^тссксл.&т/оресцекция на поверхности Ь -тслотсч бита Ь 2 раза 'Ш1тенс1гга.оо,-то,< на-яоверетостн норшьиа Лзброблайтов.

гллтликозамш (50 r.i!)

Интенсивность ащр~ ресцекцпз, отн. ёд.°'

20,7 ± 0,9 1 г X — 012 44,6 ± 0,2 8,7. ± 0,3

а) Ксгщенгргщая лиллда 1,7 mt/i.v.;

■б) Результаты' пссдставленн в видо и i'a . ~ в

В -отличие от ксиА-одшосом связывание свободного конЛ было эсколько Е'яэ в случае мгяшшос эмЗряояалышх фяо'робластов по рззкештэ с глстка\пь(рис.4а). Прзкэрко такая -не завяса-зсть получ-г-на я д.™т АСЛ £слс-.4б). Б сбоах случаях связывание по-хвлялосб п''прзсутлгг:п коасуренттл: хлшгбитороз лектшгов, т.з 1ло спсцт:л:чш1г. Зги результат соглгоуютоя с ягавротгуртая дая-пя1. ~мшсюгаранозвда. Иф - ыленсивность флуоресценции.

Еёртикашшш штрихами изображены стандартные' отклонений среднего аргф.ютичеркого (т). Яри р ая "чио-титься" от поливалентных лигандов и исчезновению на нем ламелл. В том случае, когда липидная пленка находится в гшдко-криотал-личоском фазовом состошши, стабилышй контакт но возникает.

3. В местах контакта эпителиальных клеток с "твсрдыщ"лщюсом&\21 под плазматической мембршюй имзютоя элоктрониоплотныо структуры, характорше для зои формирования махклеточных контактов.

4. Таким образом, .гелеобразше липиднно домош и липад-овязившэ-

■ щио центры плазматической мембраны могут участвовать в образовании отабильного контакта ыавду. клеткаш.

5. В оиотемэ "хиштка-липооомы, модифицированные лектином" воопро-• изводятся основные характеристики лектнн-ошеродовшшой агглютинации клеток. Конъюгаты "локтин-липосома", в отличие от сво-' бодных локтинов и ны инфицированных липоелл, более эффективно

связываются трансформировавши! 70.

5. Атпяу" ':.Г., "r-.;.nrw 1:.3., Гордсо-а Л.В., ¡.'арголиг! Л.К.

Адгег. ■ • ю ум- '' '."точной t!e.v/.'\-!ias :icc:;c,noi::M;iro контактов

•клеток культуры эпителия ,цгуг о другом и "тэердами" липосома-ш. - Еиол.момбраиы,-1938, т.5, с,292-301.

В середине прошлого века в биологии возникает огромный интерес к проблеме клеточной адгезии. Как клетки взаимодействуют друг с другом, какие механизмы при этом задействованы? Почему этот вопрос начинает активно интересовать биологов?

В биологию был привнесен чисто технический термин – адгезия, что означает взаимодействие поверхностей. Форма клеток, состояние их взаимодействия и расположение в ткани (например, биопсийный материал, т.е. фрагмент патологической ткани, взятый у пациента) является важнейшим фактором диагноза заболевания. Гистологическое исследование долгое время, да и, пожалуй, до сих пор остается для врачей единственным достоверным способом определения патологии и стадии, на которой она находится. В результате многочисленных исследований было установлено, что клетки могут взаимодействовать друг с другом разнообразно, реализуя многочисленные механизмы. Важно, что эти данные в итоге явились основой важнейшего открытия: межклеточное пространство имеет сложное строение и организацию, и нарушение межклеточных взаимодействий приводит к развития патологического процесса. Оказалось, что клетки строят целые архитектонные сооружения, состоящие из многочисленных молекул белков, полисахаридов, липидов, которые обусловливают их взаимодействие. Их назвали ультраструктурами межклеточных контактов. Они подобно целым конструкциям соединяют клетки в ткани.

Однако были найдены и небольшие образования белков между клетками, их назвали адгезивными сайтами, т.е. это места где клетки взаимодействуют опосредовано определенным ансамблям белков. Но самое главное открытие, которое состоялось во второй половине прошлого века – это идентификация макромолекулярной структуры межклеточного пространства, получившей название внеклеточного мактрикса (ВКМ). Ее обнаруживают практически во всех тканях животных, огромное количество исследователей изучают ее пространственную организацию и биологическое действие. Выходят в свет многочисленные работы, монографии, демонстрирующие результаты непосредственной связи между состоянием ВКМ и основными процессами, в которые включены клетки: ВКМ руководит их пролиферацией, дифференцировкой, апоптозом. В основном, исследователи, работающие в данной области изучая состав и строение межклеточного пространства тканей, старались найти участвующие в адгезии клеток новые белки, полисахариды.

Сайт Института Проблем Биорегуляции.

Как нас найти

Компания высокоэффективных технологий и полезных продуктов нового поколения,

1.Молекулы межклеточной адгезии: общая характеристика
Клеточная адгезия (в биологии) (от лат.adhaesio — прилипание)— это такое соединение клеток между собой, которое приводит к формированиюправильных типов гистологических структур, специфичных для определенных типов клеток.
Молекулы клеточной адгезии – это молекулы, которые способствуют прикреплению (адгезии) клеток друг к другу при выполнении ими своихфункций. Молекулы клеточной адгезии могут присутствовать на мембране клетки постоянно, либо формироваться на ней в ответ на специфический стимул.
В настоящее время адгезивные молекулы делят на трибольшие группы.
I. Суперсемейство иммуноглобулинов
II.Интегрины
III.Селектины
Часто это молекулы, пронизывающие мембрану и присоединенные к цитоскелету; с их помощью клетки при движении могут подтягиватьсяк другим клеткам или перемещаться по внеклеточному матриксу . Во многих случаях молекула межклеточной адгезии способна взаимодействовать с несколькими лигандами, для чего служат разные участкисвязывания. К тому же молекулы адгезии расположены на поверхности клеток компактными кластерами, образуя таким образом участки многоточечного связывания. Адгезия клеток одного типа к клеткам другого типа можетизменяться в результате увеличения числа молекул адгезии на клеточной поверхности, либо при изменении их афинности.
Существует два механизма увеличения числа молекул адгезии на поверхности клеток: у многихклеток большие запасы этих молекул хранятся во внутриклеточных везикулах, которые способны через несколько минут после активации устремляться к поверхности цитоплазматической мембраны; другой механизмсостоит в синтезе молекул и переносе их на поверхность (эти процессы занимают, как правило, несколько часов).
Молекулы адгезии, будучи заякоренными в мембране гликозилфосфатидилинозитом , могут передаватьсигналы в цитоплазму. Такие взаимодействия приводят к активации других сигнальных молекул в областях межклеточных контактов. Выделяют два класса молекул межклеточной.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

молекула

. единица ответственна за синтез определенной молекулы белка 1. молекула ДНК 2.

Адгезив

. эмалью. Основной проблемой при обеспечении эффективной адгезии к дентину является его.

молекулы

. Тема: Технология обработки древесины Тема урока: Разметка и строгание древесины. учитель технологии.

молекула

. мужчин половой хроматин встречается только в 0,5–0,7% клеточных ядер; у женщин этот процент.

Молекулы

. Молекула Материал из Википедии — свободной энциклопедии В Викисловаре есть статья.

Чтобы читать весь документ, зарегистрируйся.

Связанные рефераты

молекула

. единица ответственна за синтез определенной молекулы белка 1. молекула ДНК 2.

Адгезив

. эмалью. Основной проблемой при обеспечении эффективной адгезии к дентину является его.

молекулы

. Тема: Технология обработки древесины Тема урока: Разметка и строгание древесины. учитель технологии.

молекула

. мужчин половой хроматин встречается только в 0,5–0,7% клеточных ядер; у женщин этот процент.

Молекулы

. Молекула Материал из Википедии — свободной энциклопедии В Викисловаре есть статья.

Читайте также: