Клеточно-клеточные фузогены — это гликопротеины , которые облегчают слияние клеточных мембран . Слияние клеток имеет решающее значение для слияния геномов гамет и развития органов у многоклеточных организмов. Слияние клеток происходит, когда и актиновый цитоскелет, и фузогенные белки должным образом перестраиваются по клеточной мембране. Этот процесс осуществляется с помощью мембранных выступов, приводимых в движение актином. [1]
_or_anchor-cell_fusion_failure_1_(AFF-1)_exhibited_different_morphologies.png/1280px-Membranous_vesicles_with_integral_epithelial_fusion_failure_1_(EFF-1)_or_anchor-cell_fusion_failure_1_(AFF-1)_exhibited_different_morphologies.png)
EFF-AFF — это идентификаторы гликопротеинов типа 1 , которые составляют межклеточные фузогены. Впервые они были идентифицированы, когда было обнаружено, что мутанты EFF-1 «блокируют слияние клеток во всех эпидермальных и вульварных эпителиях» у круглого червя Caenorhabditis elegans . [2] EFF-AFF — это семейство мембранных гликопротеинов типа I , которые действуют как межклеточные фузогены, названное от «неудачи слияния якорных клеток». Поскольку было известно, что мутанты EFF-1 успешно сливают якорную клетку и (маточный шов) синцитий utse, образуя непрерывную маточно-вульварную трубку, где эти связи не срабатывают, были обнаружены мутанты AFF-1. AFF-1 считался необходимым для этого процесса в дополнение к слиянию гетерологичных клеток у C. elegans . [3] Трансмембранные формы этих белков , как и большинство вирусных фузогенов, обладают N-концевой сигнальной последовательностью, за которой следует длинная внеклеточная часть, предполагаемый трансмембранный домен и короткий внутриклеточный хвост. «Поразительная консервативность в положении и количестве всех 16 цистеинов во внеклеточной части» белков EFF-AFF из разных видов нематод предполагает, что эти белки свернуты в похожую трехмерную структуру , которая необходима для их фузогенной активности. [4] Белки C. elegans AFF-1 и EFF-1 необходимы для слияния клеток в процессе развития и могут объединять клетки насекомых. «Таким образом, FF представляют собой древнее семейство клеточных фузогенов, которые могут способствовать слиянию при экспрессии на вирусной частице». [5]
Клеточно-клеточные фузогены — это белки, которые способствуют слиянию плазматических мембран между различными клетками. Чтобы считаться фузогеном, он должен быть необходим для слияния, слияния незнакомых мембран и присутствовать на сливающейся мембране, когда это необходимо. Эти клетки включают, но не ограничиваются: гаметами, трофобластами, эпителиальными и другими развивающимися клетками. Эти фузогены опосредуют слияние клеток и могут выполнять восстановление нейронов, автослияние и запечатывание фагосом. Хотя эти белки способствуют выполнению схожих функций среди клеток, у них есть индивидуальные механизмы. Они называются односторонними (необходимо присутствие одной сливающейся мембраны) и двусторонними (одинаковые или разные фузогены присутствуют на обеих мембранах) механизмами. Большинство механизмов фузогенов начинаются с гемислияния, но механизм для межклеточных фузогенов состоит из четырех отдельных этапов. [6]
Клеточно-клеточные фузогены имеют несколько различных применений. Эти химические агенты могут играть важную роль в половом и бесполом размножении, способствуя слиянию мембранных бислоев. [6] При половом размножении были обнаружены доказательства того, что у мышей некоторые обязательные сперматозоиды-яйцеклетки фузогены отвечают за слияние; два конкретных белка были IZUMO1 и CD9. После сравнения данных экспериментов, проведенных с растениями, грибами и беспозвоночными, было обнаружено, что несколько важных генов могли быть ответственны за оплодотворение. Однако, как и у дрожжей, не было найдено генов, которые были бы адекватны для процесса оплодотворения. [7] В последнее время еще один белок был классифицирован как гаметный фузоген (HAP2 или GCS1). Как и в предыдущем примере, этот белок присутствует у растений, простейших и беспозвоночных. Этот фузоген напоминает эукариотический соматический фузоген, упомянутый ранее, EFF-1. Присутствие HAP2 вызывает гемисфузию и смешивание содержимого клеток. [6] Однако при рассмотрении бесполого размножения соматические клетки также могут подвергаться слиянию клеток или самослиянию. Два конкретных обнаруженных слияния были SO и MAK-2. Данные подтверждают, что эти белки контролируют и регулируют эффективную концентрацию и локализацию белка. [7]
В области медицины проводятся эксперименты по проверке использования клеточно-клеточных фузогенов при восстановлении аксональных нервов и определению их полезности для других нервных клеток. Текущий метод восстановления нервов заключается в сшивании обрезанных концов нервов. Это длительный процесс восстановления с низкой степенью функциональности восстановленных нервов. Рассматривая клеточно-клеточные фузогены как потенциальное решение, исследователи разделили эти фузогены на две группы на основе механизмов слияния: агрегация клеток и модификация мембран. Было обнаружено, что один фузоген ПЭГ подходит для обеих групп. Именно этот фузоген сделал возможным восстановление нервных клеток у людей. Как только операции проводились в определенные сроки (12 часов для восстановления нервов у людей и 24 часа для лечения седалищного нерва у крыс), выздоровление пациентов было почти успешным. Благодаря этому исследованию существует потенциал для восстановления трансплантатов человеческих нервов. Некоторые изучаемые потенциальные применения клеточно-клеточных фузогенов включают вакцины против рака и регенерацию поврежденных клеток. Кроме того, любой периферический нерв в теле может быть восстановлен, и пересаженные ткани могут работать, как только чувства вернутся. Наконец, любая операция, сделанная на нервах, также может быть восстановлена, что приведет к более быстрому выздоровлению. [8]