Цитонема - Cytoneme

Цитонемы захватывают и транспортируют морфогены. На этой микрофотографии показаны ткани из Дрозофила личинка, клетки трахеи которой помечены мембранно-связанным флуоресцентным белком mCherry. Некоторые из цитонем, которые отходят от трахеальной ветви, контактируют с нижележащим крыловым имагинальным диском и транспортируют белок морфогена Dpp (помеченный зеленым флуоресцентным белком) к клеткам трахеи.[нужна цитата ]

Цитонемы тонкие, клеточные проекции которые специализируются на обмене сигнальными белками между клетками.[1] Цитонемы исходят от клеток, которые производят сигнальные белки, и распространяются непосредственно на клетки, которые получают сигнальные белки.[2] Цитонемы также простираются непосредственно от клеток, которые получают сигнальные белки, до клеток, которые их производят.[1][3][4]

Цитонема - это разновидность филоподий - тонкое трубчатое продолжение плазматической мембраны клетки, имеющее ядро, состоящее из плотно связанных параллельных актин нити. Филоподии могут достигать более 100 мкм, их толщина составляет 0,1 мкм, а толщина - 0,5 мкм. Цитонемы диаметром примерно 0,2 мкм и длиной до 80 мкм наблюдались в крыле дрозофилы. имагинальный диск.[1]

Многие типы клеток имеют филоподии. Функции филоподий приписывают поиску пути нейроны,[5] ранние стадии синапс формирование[6] антиген презентация дендритные клетки из иммунная система,[7] создание силы макрофаги[8] и вирус коробка передач.[9] Они были связаны с закрытием раны,[10] дорсальное закрытие Дрозофила эмбрионы[11] хемотаксис в Диктиостелиум,[12] Delta-Notch сигнализация,[13] васкулогенез,[14] клеточная адгезия,[15] миграция клеток, и метастаз рака. Филоподиям дали различные названия: микрошипы, ложноножки, тонкие филоподии,[16] толстые филоподии,[17] глиоподии,[18] миоподия,[19] инвадоподии,[20] подосомы,[21] телоподы,[22] туннельные нанотрубки[23] и дендриты. Термин цитонема был придуман для обозначения присутствия цитоплазмы внутри их (цито-) и их пальцеобразного внешнего вида (-неме), а также для обозначения их роли как сигнальных, а не структурных или генерирующих силу органелл.[нужна цитата ]

Филоподии с поведением, предполагающим роль в восприятии информации о паттернах, были впервые обнаружены у эмбрионов морских ежей,[24] и последующие характеристики подтверждают идею о том, что они передают паттерн-сигналы между клетками.[16][17] Открытие цитонем в имагинальных дисках дрозофилы[1] впервые сопоставил наличие и поведение филоподий с известным морфоген сигнальный белок - декапентаплегический. Decapentaplegic экспрессируется в крыловом диске клетками, которые функционируют как организатор развития,[25][26] и цитонемы, которые реагируют на декапентаплегическую ориентацию на этого организатора развития. Рецепторы сигнальных белков присутствуют в подвижных пузырьках цитонем,[3] и рецепторы для разных сигнальных белков специфически сегрегируют к разным типам цитонем.[4] У дрозофилы цитонемы были обнаружены в имагинальных дисках крыльев и глаз,[3][13] трахея,[27][28] лимфатические узлы[29] и яичники.[30] Они также были описаны у эмбрионов пауков,[31] яичники уховертки,[32] Родний,[33] Кальподы,[33] дождевые черви,[34] клетки, инфицированные ретровирусом,[35] тучные клетки,[36] В-лимфоциты[37] и нейтрофилы.[38] Недавние наблюдения показывают, что цитонемы также играют важную роль во время развития позвоночных. Недавние наблюдения показывают, что цитонемы также играют важную роль в развитии нервной пластинки рыбок данио.[39] где они транспортируют Wnt8a и конечности цыпленка, куда они транспортируют Sonic hedgehog.[40]

использованная литература

  1. ^ а б c d Рамирес-Вебер Ф.А., Корнберг ТБ (май 1999 г.). «Цитонемы: клеточные процессы, которые проецируются в главный сигнальный центр в имагинальных дисках Drosophila». Ячейка. 97 (5): 599–607. Дои:10.1016 / S0092-8674 (00) 80771-0. PMID  10367889.
  2. ^ Callejo A, Bilioni A, Mollica E, Gorfinkiel N, Andrés G, Ibáñez C, Torroja C, Doglio L, Sierra J, Guerrero I (август 2011 г.). «Отправленный опосредует базолатеральное высвобождение Hedgehog для формирования дальнего морфогенетического градиента в эпителии диска крыльев дрозофилы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 108 (31): 12591–8. Bibcode:2011PNAS..10812591C. Дои:10.1073 / pnas.1106881108. ЧВК  3150953. PMID  21690386.
  3. ^ а б c Сюн Ф., Рамирес-Вебер Ф.А., Иваки Д.Д., Корнберг ТБ (сентябрь 2005 г.). "Зависимость цитонем имагинального диска крыла дрозофилы от Decapentaplegic". Природа. 437 (7058): 560–3. Bibcode:2005Натура.437..560H. Дои:10.1038 / природа03951. PMID  16177792.
  4. ^ а б Рой С., Сюн Ф., Корнберг ТБ (апрель 2011 г.). «Специфичность цитонем Drosophila для различных сигнальных путей». Наука. 332 (6027): 354–8. Bibcode:2011Наука ... 332..354R. Дои:10.1126 / science.1198949. ЧВК  3109072. PMID  21493861.
  5. ^ Бентли Д., Тороян-Раймонд А. (1986). «Дезориентированное нахождение пути конусами роста пионеров нейронов, лишенных филоподий обработкой цитохалазином». Природа. 323 (6090): 712–5. Bibcode:1986Натура.323..712Б. Дои:10.1038 / 323712a0. PMID  3773996.
  6. ^ Юсте Р., Бонхёффер Т. (январь 2004 г.). «Генезис дендритных шипов: выводы из ультраструктурных исследований и визуализации». Обзоры природы. Неврология. 5 (1): 24–34. Дои:10.1038 / nrn1300. PMID  14708001.
  7. ^ Рагхунатан А., Шивакамасундари Р., Воленски Дж., Поддар Р., Вайсман С.М. (август 2001 г.). «Функциональный анализ B144 / LST1: гена в кластере факторов некроза опухоли, который индуцирует образование длинных филоподий в эукариотических клетках». Экспериментальные исследования клеток. 268 (2): 230–44. Дои:10.1006 / excr.2001.5290. PMID  11478849.
  8. ^ Kress H, Stelzer EH, Holzer D, Buss F, Griffiths G, Rohrbach A (июль 2007 г.). «Филоподии действуют как фагоцитарные щупальца и тянут дискретными шагами и скоростью, зависящей от нагрузки». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 104 (28): 11633–8. Bibcode:2007ПНАС..10411633К. Дои:10.1073 / pnas.0702449104. ЧВК  1913848. PMID  17620618.
  9. ^ Lehmann MJ, Sherer NM, Marks CB, Pypaert M, Mothes W. (июль 2005 г.). «Актиновое и миозиновое движение вирусов вдоль филоподий предшествует их проникновению в клетки». Журнал клеточной биологии. 170 (2): 317–25. Дои:10.1083 / jcb.200503059. ЧВК  2171413. PMID  16027225.
  10. ^ Crosson CE, Klyce SD, Beuerman RW (апрель 1986 г.). «Закрытие эпителиальной раны роговицы кролика. Двухфазный процесс». Исследовательская офтальмология и визуализация. 27 (4): 464–73. PMID  3957565.
  11. ^ Хасинто А., Вуд В., Балайо Т., Турмейн М., Мартинес-Ариас А., Мартин П. (ноябрь 2000 г.). «Динамическая адгезия эпителия на основе актина и сопоставление клеток во время закрытия дорсальной части дрозофилы». Текущая биология. 10 (22): 1420–6. Дои:10.1016 / S0960-9822 (00) 00796-X. PMID  11102803.
  12. ^ Han YH, Chung CY, Wessels D, Stephens S, Titus MA, Soll DR, Firtel RA (декабрь 2002 г.). «Потребность в члене семейства фосфопротеинов, стимулируемых вазодилататорами, для клеточной адгезии, образования филоподий и хемотаксиса в диктиостелии». Журнал биологической химии. 277 (51): 49877–87. Дои:10.1074 / jbc.M209107200. PMID  12388544.
  13. ^ а б Коэн М., Георгиу М., Стивенсон Н.Л., Миодовник М., Баум Б. (июль 2010 г.). «Динамические филоподии передают прерывистую сигнализацию Delta-Notch, чтобы управлять улучшением паттерна во время бокового торможения». Клетка развития. 19 (1): 78–89. Дои:10.1016 / j.devcel.2010.06.006. PMID  20643352.
  14. ^ Лоусон Н.Д., Вайнштейн Б.М. (август 2002 г.). «Визуализация эмбриональных сосудов in vivo с использованием трансгенных рыбок данио». Биология развития. 248 (2): 307–18. Дои:10.1006 / dbio.2002.0711. PMID  12167406.
  15. ^ Васиухин В., Бауэр С., Инь М., Фукс Е. (январь 2000 г.). «Направленная полимеризация актина является движущей силой адгезии эпителиальных клеток к клеткам». Ячейка. 100 (2): 209–19. Дои:10.1016 / S0092-8674 (00) 81559-7. PMID  10660044.
  16. ^ а б Миллер Дж., Фрейзер С.Е., Макклей Д. (август 1995 г.). «Динамика тонких филоподий при гаструляции морского ежа». Развитие. 121 (8): 2501–11. PMID  7671814.
  17. ^ а б Макклей Д.Р. (декабрь 1999 г.). «Роль тонких филоподий в моторике и морфогенезе». Экспериментальные исследования клеток. 253 (2): 296–301. Дои:10.1006 / excr.1999.4723. PMID  10585250.
  18. ^ Васенкова И., Лугинбуль Д., Чиба А. (январь 2006 г.). «Глиоподии расширяют диапазон прямой связи глии с нейроном во время развития ЦНС у дрозофилы». Молекулярная и клеточная нейронауки. 31 (1): 123–30. Дои:10.1016 / j.mcn.2005.10.001. PMID  16298140.
  19. ^ Ritzenthaler S, Suzuki E, Chiba A (октябрь 2000 г.). «Постсинаптические филоподии в мышечных клетках взаимодействуют с иннервирующими аксонами мотонейронов». Природа Неврологии. 3 (10): 1012–7. Дои:10.1038/79833. PMID  11017174.
  20. ^ Чен В.Т. (август 1989 г.). «Протеолитическая активность специализированных поверхностных выступов, образующихся в местах контакта розеток трансформированных клеток». Журнал экспериментальной зоологии. 251 (2): 167–85. Дои:10.1002 / jez.1402510206. PMID  2549171.
  21. ^ Tarone G, Cirillo D, Giancotti FG, Comoglio PM, Marchisio PC (июль 1985 г.). «Фибробласты, трансформированные вирусом саркомы Рауса, прикрепляются в первую очередь к дискретным выступам вентральной мембраны, называемым подосомами». Экспериментальные исследования клеток. 159 (1): 141–57. Дои:10.1016 / S0014-4827 (85) 80044-6. PMID  2411576.
  22. ^ Попеску Л.М., Фауссоне-Пеллегрини М.С. (апрель 2010 г.). «ТЕЛОЦИТЫ - случай интуитивной прозорливости: извилистый путь от интерстициальных клеток Кахаля (ICC) через интерстициальные клетки Кахаля (ICLC) к ТЕЛОЦИТАМ». Журнал клеточной и молекулярной медицины. 14 (4): 729–40. Дои:10.1111 / j.1582-4934.2010.01059.x. ЧВК  3823108. PMID  20367664.
  23. ^ Растом А., Саффрич Р., Маркович И., Вальтер П., Гердес Х. Х. (февраль 2004 г.). «Нанотубулярные магистрали для межклеточного транспорта органелл». Наука. 303 (5660): 1007–10. Bibcode:2004Научный ... 303.1007R. Дои:10.1126 / science.1093133. PMID  14963329.
  24. ^ Густафсон Т., Вольперт Л. (январь 1961 г.). «Исследования клеточных основ морфогенеза у эмбрионов морского ежа. Гаструляция у вегетализированных личинок». Экспериментальные исследования клеток. 22: 437–49. Дои:10.1016/0014-4827(61)90120-3. PMID  13709961.
  25. ^ Посаконы Л.Г., Рафтери Л.А., Гелбарт В.М. (декабрь 1990 г.). «Формирование крыльев у Drosophila melanogaster требует функции декапентаплегического гена вдоль границы передне-заднего компартмента». Механизмы развития. 33 (1): 69–82. Дои:10.1016 / 0925-4773 (90) 90136-а. PMID  2129012.
  26. ^ Табата Т., Шварц С., Густавсон Э., Али З., Корнберг Т.Б. (октябрь 1995 г.). «Создание крыла de novo у дрозофилы, роль ингрализма и гипотеза границы отсека». Развитие. 121 (10): 3359–69. PMID  7588069.
  27. ^ Рибейро С., Эбнер А., Аффольтер М. (май 2002 г.). «Визуализация in vivo показывает различные клеточные функции для передачи сигналов FGF и Dpp в морфогенезе ветвления трахеи». Клетка развития. 2 (5): 677–83. Дои:10.1016 / S1534-5807 (02) 00171-5. PMID  12015974.
  28. ^ Сато М., Корнберг ТБ (август 2002 г.). «FGF является важным митогеном и хемоаттрактантом для воздушных мешков трахеальной системы дрозофилы». Клетка развития. 3 (2): 195–207. Дои:10.1016 / S1534-5807 (02) 00202-2. PMID  12194851.
  29. ^ Мандал Л., Мартинес-Агосто Дж. А., Эванс С. Дж., Хартенштейн В., Банерджи Ю. (март 2007 г.). «Ниша, зависящая от Hedgehog и Antennapedia, поддерживает гематопоэтических предшественников Drosophila». Природа. 446 (7133): 320–4. Bibcode:2007Натура.446..320М. Дои:10.1038 / природа05585. ЧВК  2807630. PMID  17361183.
  30. ^ Рохас-Риос П., Герреро I, Гонсалес-Рейес А (2012). «Цитонема-опосредованная доставка hedgehog регулирует экспрессию костных морфогенетических белков для поддержания стволовых клеток зародышевой линии у дрозофилы». PLoS Биология. 10 (4): e1001298. Дои:10.1371 / journal.pbio.1001298. ЧВК  3317903. PMID  22509132.
  31. ^ Акияма-Ода Й, Ода Х (май 2003 г.). «Раннее формирование паттерна эмбриона паука: кластер мезенхимальных клеток в кучевых облаках производит сигналы Dpp, принимаемые эпителиальными клетками зародышевого диска». Развитие. 130 (9): 1735–47. Дои:10.1242 / dev.00390. PMID  12642480.
  32. ^ Tworzydlo W, Kloc M, Bilinski SM (май 2010 г.). «Ниши женских стволовых клеток зародышевой линии уховерток структурно просты и отличаются от таковых у Drosophila melanogaster». Журнал морфологии. 271 (5): 634–40. Дои:10.1002 / jmor.10824. PMID  20029934.
  33. ^ а б Локк М. (1987). «Очень быстрая индукция филоподий в клетках насекомых». Ткани и клетки. 19 (2): 301–18. Дои:10.1016/0040-8166(87)90014-0. PMID  18620200.
  34. ^ Kasschau MR, Ngo TD, Sperber LM, Tran KL (2007). «Формирование филоподий в целомоцитах дождевого червя (Lumbricus terrestris) в ответ на осмотический стресс». Зоология. 110 (1): 66–76. Дои:10.1016 / j.zool.2006.07.002. PMID  17174079.
  35. ^ Шерер Н.М., Леманн М.Дж., Хименес-Сото Л.Ф., Хоренсавиц С., Пипаерт М., Мотес В. (март 2007 г.). «Ретровирусы могут устанавливать филоподиальные мостики для эффективной передачи от клетки к клетке». Природа клеточной биологии. 9 (3): 310–5. Дои:10.1038 / ncb1544. ЧВК  2628976. PMID  17293854.
  36. ^ Fifadara NH, Beer F, Ono S, Ono SJ (февраль 2010 г.). «Взаимодействие между активированным хемокиновым рецептором 1 и FcepsilonRI на мембранных рафтах способствует коммуникации и расширению цитонема, богатого F-актином, между тучными клетками». Международная иммунология. 22 (2): 113–28. Дои:10.1093 / intimm / dxp118. ЧВК  2825160. PMID  20173038.
  37. ^ Гупта Н., ДеФранко А.Л. (февраль 2003 г.). «Визуализация динамики липидного растра и ранних сигнальных событий во время опосредованной антигеном рецептора активации B-лимфоцитов». Молекулярная биология клетки. 14 (2): 432–44. Дои:10.1091 / mbc.02-05-0078. ЧВК  149983. PMID  12589045.
  38. ^ Галкина С.И., Молотковский Ю.Г., Ульрих В., Судьина Г.Ф. (апрель 2005 г.). «Сканирующая электронная микроскопия, исследование тубуловезикулярных расширений мембран нейтрофилов (цитонемы) и их роль в закреплении, агрегации и фагоцитозе. Влияние оксида азота». Экспериментальные исследования клеток. 304 (2): 620–9. Дои:10.1016 / j.yexcr.2004.12.005. PMID  15748905.
  39. ^ Stanganello E, Hagemann AI, Mattes B, Sinner C, Meyen D, Weber S, Schug A, Raz E, Scholpp S (январь 2015 г.). «Транспорт Wnt на основе филоподий во время формирования паттерна ткани позвоночных». Nature Communications. 6: 5846. Bibcode:2015НатКо ... 6E5846S. Дои:10.1038 / ncomms6846. PMID  25556612.
  40. ^ Сандерс Т.А., Ллагостера Э., Барна М. (май 2013 г.). «Специализированные филоподии направляют перенос SHH на большие расстояния во время формирования паттерна ткани позвоночных». Природа. 497 (7451): 628–32. Bibcode:2013Натура.497..628S. Дои:10.1038 / природа12157. ЧВК  4197975. PMID  23624372.