Мезенхимально-эпителиальный переход - Mesenchymal–epithelial transition

А мезенхимно-эпителиальный переход (ВСТРЕТИЛИСЬ) - это обратимый биологический процесс, который включает переход от подвижного, мультиполярного или веретенообразного мезенхимальные клетки к планарным массивам поляризованных ячеек, называемым эпителий. НДПИ - процесс, обратный эпителиально-мезенхимальный переход (EMT), и было показано, что это происходит при нормальном развитии, вызванном плюрипотентные стволовые клетки перепрограммирование,[1] рак метастаз[2] и заживление ран.[3]

Вступление

В отличие от эпителиальные клетки - которые являются стационарными и характеризуются апико-базальной полярностью со связыванием базальная пластинка, узкие стыки, щелевые соединения, адгезивные соединения и экспрессия маркеров межклеточной адгезии, таких как E-кадгерин,[4] мезенхимные клетки не вступают в контакт между зрелыми клетками, могут проникать через внеклеточный матрикс, и экспресс-маркеры, такие как виментин, фибронектин, N-кадгерин, Крутить, и Улитка.[4] МЕТ также играет важную роль в метаболическом переключении и эпигенетические модификации. В целом, гены, связанные с эпителием, активируются и мезенхима -ассоциированные гены подавляются в процессе MET.[5]

В развитии

EMT: эпителиально-мезенхимальный переход; MET: мезенхимально-эпителиальный переход

В течение эмбриогенез и на ранних этапах развития клетки переключаются между различными клеточными фенотипами посредством МЕТ и его обратного процесса, эпителиально-мезенхимальный переход (ЕМТ). Методы развития наиболее подробно изучены в эмбриогенез в течение сомитогенез[6] и нефрогенез[7] и канцерогенез в течение метастаз,[8] но это также происходит в кардиогенез[9] или же передняя кишка разработка.[10] МЕТ является важным процессом в эмбриогенезе для сбора мезенхимальных клеток в сплоченные структуры.[1] Хотя механизм MET во время морфогенеза различных органов весьма схож, каждый процесс имеет уникальный сигнальный путь, вызывающий изменения в профилях экспрессии генов.

Нефрогенез

Одним из примеров этого, наиболее хорошо описанного МЭТ развития, являются почки. онтогенез. Почки млекопитающих в основном образованы двумя ранними структурами: зачатком мочеточника и нефрогенной мезенхимой, которые образуют собирательный проток и нефроны соответственно (см. развитие почек Больше подробностей). В онтогенезе почек происходит реципрокная индукция эпителия зачатка мочеточника и нефрогенной мезенхимы. По мере того, как зачаток мочеточника вырастает из протока Вольфа, нефрогенная мезенхима заставляет зачаток мочеточника ветвиться. Одновременно зачаток мочеточника вызывает конденсацию нефрогенной мезенхимы вокруг зачатка и превращение МЭП в почечный эпителий, который в конечном итоге формирует нефрон.[7] Факторы роста, интегрины, молекулы клеточной адгезии и протоонкогены, Такие как c-ret, c-ros, и c-met, опосредуют обратную индукцию в метанефронах и, как следствие, MET.[11]

Сомитогенез

Другой пример развития МЕТ происходит во время сомитогенез. Сомиты позвоночных, предшественники осевых костей и скелетных мышц туловища, образуются в результате созревания пресомитная мезодерма (ПСМ). ПСМ, состоящий из мезенхимальных клеток, подвергается сегментации путем определения границ сомитов (см. сомитогенез Больше подробностей). Каждый сомит инкапсулирован эпителием, ранее являвшимся мезенхимальными клетками, которые подверглись МЕТ. Два GTPases семейства Rho – Cdc42 и Rac1 - а также фактор транскрипции Paraxis необходимы для СОМИТ цыплят МЕТ.[12]

Кардиогенез

Сердце развивается в несколько раундов ЕМТ и МЕТ. Пока разработка спланхноплевра пройти ЕМТ и произвести эндотелиальный прародители, они затем образуют эндокард через НДПИ. Перикард формируется венозный синус мезенхимальные клетки, подвергающиеся МЕТ.[1] Совершенно аналогичные процессы происходят и при регенерации в поврежденном сердце. Травмированный перикард подвергается ЭМП и трансформируется в адипоциты или же миофибробласты которые побуждают аритмия и шрамы. МЕТ, чем приводит к образованию сосудистых и эпителиальных предшественников, которые могут дифференцироваться в васкулогенные клетки, что приводит к регенерации сердечного повреждения.[9]

Гепатогенез

[13]

При раке

EMT / MET процесс при метастазировании

Хотя относительно мало известно о роли МЕТ в развитии рака по сравнению с обширными исследованиями ЭМП у опухоль метастазирования, MET, как полагают, участвует в установлении и стабилизации отдаленных метастазов, позволяя раковым клеткам восстанавливать эпителиальные свойства и интегрироваться в отдаленные органы. Между этими двумя состояниями клетки находятся в «промежуточном состоянии» или так называемой частичной ЭМП.[8]

В последние годы исследователи начали изучать МЕТ как одну из многих потенциальных терапевтических мишеней для предотвращения метастазов.[14] Такой подход к предотвращению метастазирования известен как дифференцированная терапия или дифференцирующая терапия и его можно использовать для разработки новых терапевтических стратегий против рака.[1]

В перепрограммировании iPS-клеток

Для того, чтобы соматические клетки могли перепрограммироваться в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки). Репрограммирование iPS-клеток, также известное как репрограммирование соматических клеток, может быть достигнуто путем эктопической экспрессии 4 октября, Klf4, Sox2, и c-Myc (ОКСМ).[15] После индукции фибробласты мыши должны подвергнуться МЕТ, чтобы успешно начать фазу инициации репрограммирования. Связанные с эпителием гены, такие как E-кадгерин /Cdh1, Cldns −3, −4, −7, −11, Окклюдин (Ocln), Молекула адгезии эпителиальных клеток (Epcam) и Крошки гомолог 3 (Crb3), все были активированы раньше Наног, ключ фактор транскрипции в поддержании плюрипотентность, был включен. Кроме того, мезенхимальные гены, такие как Snail, Slug, Zeb -1, -2 и N-кадгерин подавлялись в течение первых 5 дней после индукции OKSM.[16] Добавление экзогенного TGF-β1, который блокирует MET, значительно снизил эффективность перепрограммирования iPS.[17] Эти результаты согласуются с предыдущими наблюдениями, которые эмбриональные стволовые клетки напоминают эпителиальные клетки и экспрессируют Е-кадгерин.[18]

Недавние исследования показали, что эктопическая экспрессия Klf4 при репрограммировании iPS-клеток может быть специфически ответственна за индукцию экспрессии E-кадгерина путем связывания с промоторными областями и первым интроном CDH1 (ген, кодирующий Е-кадгерин).[17]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d Pei D, Shu X, Gassama-Diagne A, Thiery JP (январь 2019). «Мезенхимально-эпителиальный переход в развитии и перепрограммировании». Природа клеточной биологии. 21 (1): 44–53. Дои:10.1038 / s41556-018-0195-z. PMID  30602762.
  2. ^ Пастушенко И., Брисебарре А., Сифрим А., Фиорамонти М., Ревенко Т., Боумахди С. и др. (Апрель 2018 г.). «Выявление переходных состояний опухоли при ЭМП». Природа. 556 (7702): 463–468. Bibcode:2018Натура.556..463P. Дои:10.1038 / s41586-018-0040-3. PMID  29670281.
  3. ^ Каллури Р. (июнь 2009 г.). «EMT: когда эпителиальные клетки принимают решение стать мезенхимальными клетками». Журнал клинических исследований. 119 (6): 1417–9. Дои:10.1172 / JCI39675. ЧВК  2689122. PMID  19487817.
  4. ^ а б Дас V, Бхаттачарья С., Чиккапуттая Ч., Хазра С., Пал М. (февраль 2019 г.). «Основы эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП): исследование со структурой, динамикой и функциональной перспективой». Журнал клеточной физиологии. 234 (9): 14535–14555. Дои:10.1002 / jcp.28160. PMID  30723913.
  5. ^ Овусу-Акьяу А., Кришнамурти К., Голдсмит Л.Т., Морелли С.С. (январь 2019 г.). «Роль мезенхимально-эпителиального перехода в функции эндометрия». Обновление репродукции человека. 25 (1): 114–133. Дои:10.1093 / humupd / dmy035. PMID  30407544.
  6. ^ Хамиди С., Накая Ю., Нагаи Х, Алев С., Шибата Т., Шэн Дж. (Апрель 2019 г.). «Биомеханическая регуляция ЭМП и морфогенеза эпителия в эпибласте амниот». Физическая биология. 16 (4): 041002. Bibcode:2019PhBio..16d1002H. Дои:10.1088 / 1478-3975 / ab1048. PMID  30875695.
  7. ^ а б Holmquist Mengelbier L, Lindell-Munther S, Yasui H, Jansson C, Esfandyari J, Karlsson J, et al. (Январь 2019). «Белки гомеобокса ирокезов IRX3 и IRX5 играют разные роли в развитии опухоли Вильмса и нефрогенезе человека». Журнал патологии. 247 (1): 86–98. Дои:10.1002 / path.5171. ЧВК  6588170. PMID  30246301.
  8. ^ а б Ляо Т.Т., Ян М.Х. (июль 2017 г.). «Пересмотр эпителиально-мезенхимального перехода при метастазировании рака: связь между пластичностью эпителия и стволовостью». Молекулярная онкология. 11 (7): 792–804. Дои:10.1002/1878-0261.12096. ЧВК  5496497. PMID  28649800.
  9. ^ а б Небигил CG, Дезобри Л. (май 2019 г.). «Роль передачи сигналов GPCR в сердечной эпителиальной трансформации мезенхимы (EMT)». Тенденции в сердечно-сосудистой медицине. 29 (4): 200–204. Дои:10.1016 / j.tcm.2018.08.007. PMID  30172578.
  10. ^ Му Т, Сюй Л., Чжун И, Лю Х, Чжао З, Хуанг С. и др. (30 июля 2019 г.). «Описание появления печени и желчного пузыря из эмбриональной энтодермы посредством одноклеточной РНК-Seq». Дои:10.1101/718775. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  11. ^ Хорстер М.Ф., Браун Г.С., Хубер С.М. (октябрь 1999 г.). «Эмбриональный почечный эпителий: индукция, нефрогенез и дифференцировка клеток». Физиологические обзоры. 79 (4): 1157–91. Дои:10.1152 / Physrev.1999.79.4.1157. PMID  10508232.
  12. ^ Накая Ю., Курода С., Катагири Ю. Т., Кайбути К., Такахаши Ю. (сентябрь 2004 г.). «Мезенхимально-эпителиальный переход во время сегментации сомита регулируется различными ролями Cdc42 и Rac1». Клетка развития. 7 (3): 425–38. Дои:10.1016 / j.devcel.2004.08.003. PMID  15363416.
  13. ^ Ли Б., Чжэн Ю.В., Сано Ю., Танигучи Х. (февраль 2011 г.). Абдельхай Э (ред.). «Доказательства мезенхимально-эпителиального перехода, связанного с дифференцировкой стволовых клеток печени мышей». PLOS One. 6 (2): e17092. Bibcode:2011PLoSO ... 617092L. Дои:10.1371 / journal.pone.0017092. ЧВК  3037942. PMID  21347296.
  14. ^ Паттабираман Д.Р., Биери Б., Кобер К.И., Тиру П., Кралл Дж. А., Зилл С. и др. (Март 2016 г.). «Активация PKA приводит к переходу от мезенхимы к эпителию и потере способности инициировать опухоль». Наука. 351 (6277): aad3680. Дои:10.1126 / science.aad3680. ЧВК  5131720. PMID  26941323.
  15. ^ Такахаши К., Яманака С. (август 2006 г.). «Индукция плюрипотентных стволовых клеток из эмбриональных и взрослых культур фибробластов мыши с помощью определенных факторов». Клетка. 126 (4): 663–76. Дои:10.1016 / j.cell.2006.07.024. HDL:2433/159777. PMID  16904174.
  16. ^ Samavarchi-Tehrani P, Golipour A, David L, Sung HK, Beyer TA, Datti A, et al. (Июль 2010 г.). «Функциональная геномика выявляет управляемый BMP мезенхимно-эпителиальный переход в инициации репрограммирования соматических клеток». Стволовая клетка клетки. 7 (1): 64–77. Дои:10.1016 / j.stem.2010.04.015. PMID  20621051.
  17. ^ а б Ли Р., Лян Дж., Ни С, Чжоу Т., Цин Х, Ли Х и др. (Июль 2010 г.). «Переход от мезенхимы к эпителию инициируется и необходим для ядерного репрограммирования фибробластов мыши». Стволовая клетка клетки. 7 (1): 51–63. Дои:10.1016 / j.stem.2010.04.014. PMID  20621050.
  18. ^ Баум Б., Сеттлман Дж., Член парламента Куинлана (июнь 2008 г.). «Переходы между эпителиальным и мезенхимальным состояниями в развитии и болезни». Семинары по клеточной биологии и биологии развития. 19 (3): 294–308. Дои:10.1016 / j.semcdb.2008.02.001. PMID  18343170.