Sel-sel badan berkomunikasi menggunakan mesej yang dikemas dalam microvesicles • Tatiana Romanovskaya • Berita Sains mengenai "Unsur" • Biologi Molekul

Sel-sel badan berkomunikasi dengan mesej yang dibungkus dalam mikrofon.

Struktur mikrofon. Mikroskop mempamerkan fosfatidilserin di permukaannya, serta protein yang bertanggungjawab untuk pengiktirafan dan melekat pada membran sel, gabungan membran, dan rangsangan sel-sel sistem imun. Kandungan microvesicles termasuk pelbagai protein berfungsi mRNA dan miRNA. Rajah. dari Mikropartikel Membran: Dua Sisi Duit Syiling

Tubuh adalah komuniti bersepadu sel yang dibezakan. Fungsi lancar mereka dipastikan terima kasih kepada sistem komunikasi interaksel yang rumit. Komunikasi melibatkan pengeluaran isyarat oleh beberapa sel, persepsi mereka oleh sel-sel lain, serta interpretasi dan tindak balas mereka yang mencukupi kepada isyarat-isyarat ini disebabkan oleh kehadiran jalur isyarat intraselular. Kemungkinan yang tidak dijangka yang membawa komunikasi antara jalur ke tahap baru yang kualitatif didapati dalam kajian peranan fungsi mikrofon – vesikel membran yang mana-mana di dalam cecair badan dan sehingga baru-baru ini dianggap sebagai hasil sampingan aktiviti sel.

Sebuah organisma multiselular yang menjalankan aktiviti utamanya secara keseluruhan,Pada masa yang sama, ia adalah komuniti kompleks sel-sel yang membentuknya dan memiliki autonomi tertentu. Sel-sel boleh dianggap sebagai unsur-unsur struktur badan, yang direka untuk memastikan operasi yang betul secara menyeluruh. Pada akhirnya, setiap sel adalah menguntungkan dan mudah untuk hidup dalam komuniti sendiri. Ia boleh dikatakan bahawa dalam ertinya, semua sel-sel badan bekerja bersama-sama untuk mengekalkan setiap sel individu.

Dengan pandangan ini, terdapat godaan untuk menarik persamaan dengan masyarakat manusia. Setiap anggota masyarakat ini melakukan fungsi tertentu (seperti sel-sel dari beberapa tisu badan), pada masa yang sama tidak bermakna diri dan oleh itu memerlukan sokongan daripada semua anggota masyarakat yang sama (organisma). Kerumitan organisma, serta kerumitan masyarakat manusia, ditentukan oleh tahap kepelbagaian mutu, pembezaan sel konstituennya, atau anggota. Aktiviti yang diselaraskan oleh ahli-ahli individu yang dibezakan masyarakat memerlukan kewujudan sistem komunikasi yang kompleks yang membolehkan mereka menyelaraskan satu sama lain.Ia adalah kewujudan pelbagai cara koordinasi bersama yang menyediakan kedua-dua masyarakat secara keseluruhan dan setiap individu dengan keupayaan untuk menyesuaikan diri dengan perubahan keadaan persekitaran. Sebagai contoh, semasa wabak selesema, pesakit (katakan, pekerja di kilang farmaseutikal) beralih kepada doktor yang boleh membuat diagnosis dan menetapkan rawatan yang betul. Doktor menggalakkan pembekal farmaseutikal untuk membekalkan farmasi dengan ubat-ubatan yang sesuai, pembekal memerintahkan tumbuhan farmaseutikal yang sesuai, dan sebagainya.

Badan ini juga mempunyai berbagai sistem komunikasi yang memastikan koordinasi bersama dari kegiatan sel-sel dan tisu dalam mengadaptasi perubahan tertentu dalam lingkungan. Dikenali secara meluas dan dikenali secara meluas adalah: 1) komunikasi melalui molekul yang disegel (seperti hormon, faktor pertumbuhan, neurotransmitter) dan reseptor mereka, dan 2) komunikasi melalui hubungan antara sel (molekul adhesi dan reseptor mereka).

Kedua-dua mekanisme ini melibatkan interaksi antara molekul isyarat dan molekul reseptornya, yang harus menjadi perantara peluncuran rantai tertentu tindak balas berurutan (rantai signal-transduksi) sesuai dengan program genetik yang ditetapkan.Jenis komunikasi ini boleh disamakan dengan memberikan / menerima arahan yang menunjukkan reaksi dalam bentuk tindakan stereotipikal (walaupun sangat rumit). Oleh itu, peningkatan dalam kepekatan darah insulin yang disembuhkan oleh sel-sel pankreas bermakna untuk tisu otot dan lemak, perintah untuk mengepam glukosa dari darah, untuk sel-sel hati, perintah untuk mengaktifkan sintesis glikogen, dan sebagainya.

Adakah komunikasi jenis ini sememangnya mencukupi bagi tubuh untuk mengekalkan dirinya dalam persekitaran yang kompleks, berubah dan sering tidak dapat diramalkan? Kembali kepada analogi dengan masyarakat, kita boleh mengandaikan bahawa ia tidak selalunya. Khususnya, mekanisme sedemikian tidak menyediakan kemungkinan untuk mencari dan mengedarkan di antara mereka sendiri penyelesaian yang sama asasnya yang baru jika perlu untuk menyesuaikan diri dengan faktor tekanan yang tidak dijangka.

Apa yang boleh menjadi alternatif untuk sel-sel badan? Secara teorinya, sel-sel boleh memberi arahan yang lebih khusus dan terperinci, memindahkan dan menerima molekul maklumat secara langsung, seperti mRNA, serta pelbagai molekul – pengawal selia aktiviti metabolisme dan gen, khususnya faktor transkripsi, enzim dan miRNA.

Antara jenis komunikasi intercellular yang dikenali, yang mencadangkan pertukaran molekul besar dan juga organ-organ keseluruhan, terdapat persimpangan jurang yang terbentuk antara sel epitelium. Tetapi komunikasi semacam itu mungkin antara sel-sel yang terletak pada jarak antara satu sama lain atau malah tergolong dalam pelbagai jenis tisu? Penulis artikel itu menjawab soalan dalam afirmatif.

Skim pembentukan mikrobak. Apabila sel dirangsang (contohnya, oleh induktor tekanan), penyusunan semula membran berlaku, menyebabkan perubahan dalam keadaan protein membran, pendedahan kepada fosfatidilserin pada permukaan luar, dan pembentukan protrai membran. Pada masa yang sama, penyusunan aktif molekul dilakukan, yang menentukan komposisi kandungan mikroba. Rajah. dari Mikropartikel Membran: Dua Sisi Duit Syiling

Dalam tempoh 10 tahun yang lalu, perhatian para saintis telah tertarik untuk dapat dikesan dalam pelbagai cecair biologi (termasuk plasma darah, cecair ekstraselular, cairan pleura, dan lain-lain) vesikel membran yang berkisar dari 30 nm hingga 1-4 mikron. Ia secara umumnya diketahui tentang kewujudan mereka untuk masa yang lama, tetapi sehingga baru-baru ini mereka dianggap sebagai serpihan sel, hasil sampingan dari apoptosis yang tidak membawa beban fungsional.Walau bagaimanapun, kajian baru-baru ini telah menunjukkan bahawa struktur tersebut (dirujuk dalam pelbagai sumber sebagai "mikrofon", "mikrofon", "ektosom" dan "exosom") dipancarkan oleh sel-sel yang normal dan pelbagai tisu badan. Dalam beberapa kes, ia dihasilkan oleh sel membran luar, membentuk proti ("ectosomes", d = 0.1-4 μm), dalam keadaan lain, ia dikeluarkan oleh exocytosis dari pelbagai badan yang terbentuk daripada vesikel endositosis ("exosomes", d = 30 100 nm). Pada masa yang sama, pengeluaran microvesicles dipertingkatkan oleh patologi tisu di vivo dan dengan menekankan sel-sel dalam vitro.

Di bawah patologi tisu merujuk kepada pelbagai proses keradangan yang disebabkan oleh jangkitan atau apa-apa lagi, tumor ganas, dan lain-lain. Sebagai contoh, penyakit buah pinggang dalam darah dan bahkan dalam air kencing akan dikesan mikrovesikel, kandungannya apabila menganalisis protein dan RNA akan menunjukkan bahawa mereka "diusir" dengan tepat oleh tisu buah pinggang (seolah-olah mereka menghantar panggilan untuk mendapatkan bantuan). Biasanya, mikrofon tersebut akan didapati lebih kurang, dan komposisi kandungannya akan agak berbeza.

Ciri struktur ini adalah pendedahan pada permukaan luar fosfatidilserin.Analisis kandungan mikrofon menunjukkan bahawa mereka merangkumi molekul mRNA, protein, miRNA pengawalseliaan, dan protein reseptor yang tertanam dalam membran mereka. Komposisi tertentu bergantung pada tisu yang menghasilkan mikrofon, dan pada keadaan fungsional tisu ini. Terdapat pangkalan data (lihat ExoCarta) yang menggambarkan protein dan RNA yang terdapat dalam mikrob daripada asal yang berlainan. Ternyata pengeluaran mikrofon oleh sel-sel adalah tenaga yang boleh dimakan, boleh laras (khususnya, ia bergantung kepada kemasukan ion kalsium ke dalam sel) dan memerlukan penyertaan molekul protein khas. Rupa-rupanya terdapat penyusun molekul yang tertutup dalam mikrofon, kerana nisbah konsentrasi dan kuantitatif mereka dalam sitoplasma sel dan dalam mikrofon yang dihasilkan oleh sel tidak bersamaan antara satu sama lain. Ia boleh diandaikan bahawa beberapa molekul RNA dihasilkan secara ekslusif untuk eksport, kerana ia hampir sepenuhnya tertumpu pada mikrofon.

Semua fakta ini menunjukkan bahawa struktur ini melaksanakan peranan fungsi tertentu yang berkaitan dengan komunikasi antara jalur.Dalam bentuk dan kandungan mereka, mereka sangat menyerupai liposom yang digunakan dalam kejuruteraan genetik untuk menyampaikan molekul tertentu ke sel. Untuk mengesahkan kemungkinan pengaruh tisu antara satu sama lain, yang ditengah oleh mikrofon, para saintis menyiapkan eksperimen berikut. Tikus terdedah kepada 500 cGy (centigray), dengan itu merangsang tindak balas stres. Kemudian tisu-tisu paru-paru, otak, hati dan jantung tikus diiradiasi dipindahkan ke budaya pada medium nutrisi tiruan. Selepas seminggu penanaman, sel-sel telah dipisahkan, dan medium yang terhasil dihasilkan digunakan dalam kerja selanjutnya.

Miket ringan telah diasingkan dari medium yang terkondisi (dengan sentrifuging dengan pecutan 100,000 g selama 1 jam pada 4 ° C), yang kemudiannya dibasuh dan direbus semula dalam medium nutrien buatan menggunakan penggantungan yang dihasilkan sebagai medium untuk mengkulturkan sel sum-sum tulang. Komposisi RNA dalam sel sumsum tulang dilakukan selepas satu minggu penanaman di hadapan atau tidak ada miksu.

Para penyelidik menjalankan analisis PCR kuantitatif sebanyak 14 gen mRNA, di mana enam adalah khusus untuk tisu paru-paru, tiga untuk otak, tiga untuk jantung, dan dua untuk gen hati.Ternyata komposisi mikrofon mRNA mencerminkan asal-usul tisu mereka. Pada masa yang sama, hubungan positif didapati antara kehadiran mRNA khusus tisu dalam mikrofon dan perubahan jumlah mRNA yang sama dalam sel sumsum tulang yang dibudidayakan dengan kehadiran mikrofon berbanding sel sumsum tulang yang dibiakkan tanpa penambahan mikrofon. Lebih-lebih lagi, dalam sel, peningkatan tahap ekspresi mRNA tertentu dikekalkan selama tiga minggu pemerhatian. Dalam hal pretreatment microvesicles dengan ribonuclease, jumlah mRNA yang bersamaan dalam kedua-dua mikrofon dan sel sumsum tulang yang dibudidayakan di hadapan mereka jauh lebih rendah daripada tanpa pemprosesan sedemikian. Dalam karya awal mereka, penulis menunjukkan bahawa perubahan dalam kandungan RNA tertentu disertai oleh perubahan yang sama dalam kandungan protein yang dikodkan oleh mereka dalam sel sumsum tulang. Perubahan dalam morfologi sel juga diperhatikan.

Dalam sesetengah eksperimen, mikrofon tertakluk kepada pewarnaan dua peringkat awal – dengan pewarna hijau CFSE dan merah PKH26, masing-masing digunakan untuk mengotorkan komponen sitoplasma dan membran zarah-zarah tersebut.Hal ini memungkinkan untuk mengetahui seberapa sering mikrofon dimasukkan ke dalam sel-sel yang dikultivasi. Pewarnaan ganda dikesan dalam 2.5% sel sumsum tulang yang dibiakkan dengan mikrofon. Pada masa yang sama, jika sumsum tulang digantikan dengan budaya sel mieloid atau limfoid, peratusan sel dengan penuaan berganda ialah 27% dan 0.7%.

Ia dapat disimpulkan tentang derajat kerentanan tisu yang berbeza untuk "komunikasi" semacam ini. Ia mungkin bahawa interaksi reseptor ligan antara membran sel dan mikrofon memainkan peranan tertentu di sini. Tambahan pula, pengarang menganalisis ungkapan gen spesifik tisu dalam stained (menelan mikrovesikel) dan sel-sel yang tidak tersusun yang dipisahkan dari satu sama lain menggunakan pengurup aliran (peranti ini bukan hanya mengukur pendarfluor, tetapi juga menyebarkan sel dengan tahap pendarfluor yang berbeza dalam tiub ujian yang berbeza mengikut kriteria pemisahan diberikan, dalam kes ini, sel-sel dengan dua label neon – merah dan hijau – dipisahkan dari semua sel lain). Ternyata ekspresi mRNA yang dianalisis dalam sel-sel sum-sum tulang yang bertenaga telah meningkat puluhan kali berbanding dengan sel-sel kawalan dan kekal hampir tidak berubah dalam keadaan tidak teratur.

A – skala kandungan relatif gen-gen khusus tisu-mRNA berbanding dengan kandungan mereka dalam sel-sel kawalan tulang sumsum yang dibudidayakan pada medium nutrien sederhana; B – kandungan relatif mRNA dalam sel sum-sum tulang yang dibiakkan pada medium dengan tambahan mikrofon yang diperolehi daripada pelbagai jenis tisu (paru – paru, otak – otak, jantung – jantung, hati – hati); C – kandungan relatif mRNA dalam sedimen microvesicles diperolehi daripada pelbagai jenis tisu; D-g – gambar mikroskopik elektron daripada precipitate yang diperolehi oleh ultracentrifuging medium yang terkondisi dari budaya tisu paru-paru, otak, hati dan hati. Rajah. dari artikel yang dipersoalkan Hematologi Eksperimen

Mungkin bahagian yang paling menarik dalam kajian ini adalah menilai kesan penanaman sel di hadapan mikrofon yang diperoleh dari tisu-tisu tetikus yang berlainan pada spektrum sel RNA dalam sumsum tulang tikus, iaitu spesies haiwan lain. Ternyata penanaman bersama sel-sel sumsum tulang dengan mikrofon yang diperoleh dari paru-paru tikus atau tisu hati selepas penyinaran mengakibatkan peningkatan dalam kandungan sel-sel seperti mRNA yang khas pada gen tetikus ini,dan mRNA tikus homologues gen ini. Sebagai mekanisme untuk pengaruh tersebut, penulis mencadangkan untuk mempertimbangkan miRNA yang mengawal aktiviti gen ini. Malah, miRNAs ini didapati dalam jumlah yang besar di dalam mikrofon sendiri dan di dalam sel-sel sum-sum tulang bersama. Secara keseluruhan, komposisi mikrofon berasal dari sel paru-paru, penulis mendapati 185 mikroRNA yang berbeza dan 65 protein.

Semua ini menunjukkan bahawa tisu-tisu yang rosak, nampaknya boleh merangsang dalam sel-sel stem tulang sumsum di arah tertentu pembezaan, mampu memastikan pertumbuhan semula tisu-tisu ini dan pemulihan keadaan berfungsi badan.

Pada masa yang sama, data ini mencadangkan idea tentang gemmules Darwin, yang sering dirujuk oleh Alexander Markov, yang sepatutnya mampu memindahkan faktor keturunan dari sel somatik kepada yang generatif. Markov menunjuk kemungkinan jenis pemindahan bahan genetik ini menggunakan zarah virus yang mampu menembusi tisu generatif dengan kekerapan. Saya ingin menarik perhatian kepada fakta bahawa, nampaknya,organisma itu sendiri memiliki satu set alat yang mencukupi untuk menjalankan pemindahan maklumat genetik dari satu sel ke yang lain. Memandangkan kewujudan sistem fizikal terkawal seperti organisme multiselular, seperti 1) pemindahan antara sel-sel microvesicles yang mengandungi RNA salinan pelbagai gen (yang sel-sel somatik boleh memperoleh apa-apa mutasi), 2) transkripsi terbalik dan 3) penggabungan semula bahan genetik dalam sel-sel generatif maka proses pemindahan "sadar" varian gen baru dari sel somatik ke yang generatif tidak dilihat sebagai peristiwa luar biasa seperti yang terlihat sebelumnya.

Sumber: Jason M. Aliotta, Mandy Pereira, Kevin W. Johnson, et al. Kemasukan mikrofon ke dalam sel-sel mRNA dan induksi transkripsi // Hematologi Eksperimen. 2010. V.38. P. 233-245.

Lihat juga:
1) Bénédicte Hugel, M. Carmen Martínez, Corinne Kunzelmann, Jean-Marie Freyssinet. Mikropartikel Membran: Dua Sisi Duit Syiling (teks penuh tersedia) // Fisiologi. V. 20. No. 1. P. 22-27. Februari 2005.
2) Jason M. Aliotta, Fermin M. Sanchez-Guijo, et al. Algoritma Phytosophysics untuk Cell Phenotype Looser-by-Cell (teks tersedia sepenuhnya) // Sel stem. V. 25. Isu 9. P. 2245-2256. September 2007.

Tatyana Romanovskaya


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: