Language
Молекулярная механика, лежащая в основе квартиры

Блог

ДомДом / Блог / Молекулярная механика, лежащая в основе квартиры
search

Jun 13, 2023

10 потрясающих игровых столов Atlantic Pro на 2023 год

Jun 10, 2023

10 потрясающих подкастов на 2023 год

Jul 14, 2023

12 аксессуаров для духовки Ooni Pizza, которые помогут приготовить самые лучшие пироги 2023 года

Jun 07, 2023

14 превосходных гаджетов для iPhone 7 2023 года

May 27, 2023

2003 С5 Корвет

Отправьте запрос
ПРЕДСТАВЛЯТЬ НА РАССМОТРЕНИЕ

Nov 27, 2023

Молекулярная механика, лежащая в основе квартиры

Nature Communications, том 13, номер статьи: 3697 (2022) Цитировать эту статью 1979 г. Доступ 3 цитирования Подробности показателей Мембранное отпочкование влечет за собой силы, преобразующие плоскую мембрану в везикулы.

Nature Communications, том 13, номер статьи: 3697 (2022) Цитировать эту статью

Доступы 1979 г.

3 цитаты

Подробности о метриках

Почкование мембраны влечет за собой трансформацию плоской мембраны в везикулы, необходимые для выживания клеток. Накопленные исследования идентифицировали белки оболочки (например, клатрин) как потенциальные факторы почкования. Однако силы, опосредующие многие непокрытые мембранные зачатки, остаются неясными. Визуализируя белки, участвующие в почковании эндоцитов в живых нейроэндокринных клетках, выполняя восстановление белков in vitro и физическое моделирование, мы обнаружили, как опосредуется почкование непокрытых мембран: актиновые нити и динамин генерируют тянущую силу, преобразующую плоскую мембрану в Λ-форму; впоследствии спирали динамина окружают и сжимают основание Λ-профиля, превращая Λ- в Ω-профиль, а затем сужают поры Ω-профиля, превращая Ω-профили в везикулы. Эти механизмы контролируют скорость отпочкования, размер и количество пузырьков, генерируя разнообразные эндоцитарные режимы, различающиеся по этим параметрам. Их влияние широко распространено за пределами секреторных клеток, поскольку неожиданно мощные функции динамина и актина, которые, как считалось ранее, опосредуют деление и преодоление напряжения, соответственно, могут способствовать возникновению многих динамин/актин-зависимых отпочкований без покрытия, отпочкования с покрытыми мембранами, и другие процессы ремоделирования мембран.

Мембранное отпочкование влечет за собой молекулярные силы, преобразующие плоскую мембрану в овальные/круглые везикулы, что опосредует многие фундаментальные процессы, такие как эндоцитоз, внутриклеточный транспорт и вирусная инфекция1. Десятилетия исследований показывают, что сила отпочкования может частично возникать из ~ 40–120 нм клеточных структур, покрывающих отпочковавшийся пузырь и образующихся в результате мультимеризации клатрина, COPII или COPI1,2,3. Однако многие процессы почкования не связаны с этими белками основной оболочки и, следовательно, не зависят от них. Эти процессы отпочкования мембран без покрытия опосредуют многие биологические процессы, такие как отпочкование экзосом для клеточной коммуникации, отпочкование вирусов при вирусной инфекции (например, вируса гриппа и ВИЧ), образование гранул, нагруженных гормонами/передатчиками, намного больших, чем везикул с покрытием, и отпочкование пузырьков для клатрин-независимого эндоцитоза1,4,5. Отпочкование везикул для клатрин-независимого эндоцитоза опосредует клеточное поглощение многих внеклеточных лигандов, рецепторов, вирусов (например, вирусов Эбола, ВИЧ, Ласса, герпеса, денге и SV40), бактерий, прионов и бактериальных токсинов (например, холеры и токсинов Шига). )5,6,7. В нервной и эндокринной системе клатрин-независимое отпочкование везикул поддерживает экзоцитоз и синаптическую передачу, опосредуя большинство форм эндоцитоза, включая сверхбыстрый эндоцитоз (<~0,1 с), быстрый эндоцитоз (<~3 с), массовый эндоцитоз эндосомоподобных везикул. и даже медленный эндоцитоз (~10–60 с), который ранее считался клатрин-зависимым8,9,10,11,12,13. Короче говоря, почкование непокрытой мембраны играет решающую физиологическую и патологическую роль.

Какие физические силы опосредуют образование непокрытых везикул? Многие исследования показывают, что в этом участвует цитоскелетный нитевидный актин (F-актин)5,6,7. Например, ингибирование полимеризации актина нарушает несколько форм клатрин-независимого эндоцитоза, таких как сверхбыстрый эндоцитоз 10,14 и быстрый эндофилин-опосредованный эндоцитоз 15 (обзор см. в ссылках 5,6,7). Удаление β- или γ-изоформы актина или применение латрункулина А, который ингибирует полимеризацию F-актина, снижает количество ямок во время эндоцитоза синаптических везикул, который считается клатрин-независимым11,14,16,17. Эти результаты предполагают участие актина в формировании ямок, не покрытых клатрином5,6,7. Однако, как F-актин способствует генерации физических сил, управляющих отпочкованием непокрытых везикул, остается неясным.

Изучение почкования непокрытых мембран затруднено из-за трудности распознавания промежуточной структуры при трансформации из плоской в ​​круглую, что может подразумевать потенциальные требования к силе. Хотя электронная микроскопия (ЭМ) на сегодняшний день является единственным методом, позволяющим увидеть крошечные структуры, без белков сердцевинной оболочки, которые создают распознаваемую в ЭМ плотную белковую оболочку, трудно сказать, является ли изогнутая конфигурация мембраны промежуточной структурой почкования, слияния , складывание мембраны, движение мембраны или неизвестный процесс формирования. Фактически, даже для почкования покрытой мембраны динамика мембран от плоской к круглой остается, по существу, неясной, несмотря на многочисленные предположения, основанные на ЭМ фиксированных образцов, которые не дают информации о потенциально быстрых и обратимых процессах2,3. Остается неясным, способствуют ли и в какой степени основные белки оболочки и белки оболочки к отпочкованию покрытых мембран2,3. Таким образом, сложность наблюдения за процессом почкования в реальном времени стала узким местом, мешающим нам понять почкование как непокрытых, так и покрытых мембран.

1 μm, but beyond image frame to measure. As hPH increased, the highest position of lifeact-mTFP1-labeled F-actin associated with Λ (hlifeact) increased in parallel (Fig. 1f–i). F-actin fluorescence also increased at Λ’s side and base (Fig. 1g–i). These results suggest that F-actin filament is recruited to attach at Λ, including at Λ’s tip to pull membrane inward, hence, resulting in a growing Λ and membrane protrusion from Λ’s tip./p>~60 nm, our STED resolution) sometimes continued to constrict its pore until it became a non-visible pore (Ωnp, <~60 nm, Fig. 4a)18. Although Ωnp’s pore was not visible, it remained open because it was permeable to A532 (see below for differentiating Ωnp from O)18./p>~60 nm) or Ωnp (pore size <~60 nm), Ω→O referred to either Ωp→O (pore size: 120–375 nm; mean = 212 ± 30 nm, 8 Ωp; Fig. 6a) or Ωnp→O (121 Ωnp; Fig. 6b)18. Ωp’s pore constriction was sometimes incomplete, resulting in Ωp→Ωnp (Fig. 6c)./p>200 nm were taken as Λ; otherwise, it was defined as Flat. The Ω-shape profile with a visible pore (Ωp) was defined as the PHG-labeled Ω-shape membrane profile with a visible pore (>60 nm, the STED detection limit), which should be less than the Ω-profile width. If a PHG-labeled Ω-profile with a non-visible pore contained A532 spot, it was defined as Ωnp (an Ω-profile with a non-visible pore), because the A532 spot indicated an open-pore permeable to A53225./p>300 pA than with ICa <300 pA (Fig. 4g in ref. 18). Furthermore, NFlat→Λ, Prob(Λ)→Ω and Prob(Ω)→Ο measured after depol1s were substantially reduced when extracellular calcium was replaced with strontium (Fig. 4h in ref. 18). These results indicate that Flat→Λ, Λ→Ω and Ω→O are triggered by calcium influx, excluding the possibility that they are STED-laser-induced artifacts./p>15 nm, a base of 20–120 nm, and a height/base ratio >0.15. Λ and Ω were distinguished base on their shapes. If the pit’s width was the largest at the base, it was Λ-shape; if the pit’s width was the largest at the middle of its vertical length, it was a Ω-shape. Means were presented as ± s.e.m. The statistical test was two-tailed unpaired t-test. Each culture was from 3–6 mice. Each group of data was obtained from at least four batches of cultures (4–7 cultures)./p> 98^\circ\) are defined as \(\Omega\)-shapes; finally, the intermediate configurations with a nearly cylindrical upper part parallel to z-axis such that, \(82^\circ < {\phi }^{* } < 98^\circ\), belong to the tether-shapes. The \(16^\circ\) range of the angle \({\phi }^{* }\) defined to encompass the tether shapes is somewhat arbitrary and based on the visual ability to recognize deviations of line orientation from the vertical axis./p>