stringtranslate.com

Ориентация деления клеток

Ориентация деления клеток — это направление, вдоль которого формируются новые дочерние клетки . Ориентация деления клеток важна для морфогенеза , судьбы клеток и гомеостаза тканей. Отклонения в ориентации деления клеток приводят к порокам развития и раковым тканям. Факторами, влияющими на ориентацию деления клеток, являются форма клеток, [1] [2] [3] анизотропная локализация специфических белков и механические напряжения. [4]

Значение для морфогенеза

Ориентация деления клеток является одним из механизмов, формирующих ткань в процессе развития и морфогенеза. Наряду с изменениями формы клеток, перестройками клеток, апоптозом и ростом, ориентированное деление клеток изменяет геометрию и топологию живой ткани, чтобы создавать новые органы и формировать организмы. Воспроизводимые образцы ориентированных делений клеток были описаны во время морфогенеза эмбрионов Drosophila , эмбрионов Arabidopsis thaliana , [5] куколки Drosophila , [6] эмбрионов данио-рерио [7] и ранних эмбрионов мышей. Ориентированные деления клеток способствуют удлинению ткани и снятию механического напряжения. В то время как в первом случае ориентированное деление клеток действует как активный участник морфогенеза, последний случай является пассивным ответом на внешние механические напряжения. [8]

Значение для гомеостаза тканей

В некоторых тканях, таких как столбчатый эпителий, клетки делятся вдоль плоскости эпителия. Такие деления вставляют новообразованные клетки в слой эпителия. Нарушение регуляции ориентации клеточных делений приводит к созданию клетки вне эпителия и наблюдается на начальных стадиях рака.

Регулирование

Карикатура на делящуюся эпителиальную клетку, окруженную эпителиальной тканью. Веретенообразный аппарат вращается внутри клетки. Вращение является результатом тяги астральных микротрубочек к трехклеточным соединениям (TCJ), сигнальным центрам, локализованным в областях, где встречаются три клетки.

Более века назад Оскар Гертвиг ​​предположил, что ориентация деления клеток определяется формой клетки (1884), что известно как правило Гертвига . [9] В эпителии клетки «считывают» свою форму через специфические клеточные соединения, называемые трехклеточными соединениями (TCJ). TCJ предоставляют аппарату веретена механические и геометрические подсказки , чтобы гарантировать, что клетка делится вдоль своей длинной оси. [10] Несколько факторов могут регулировать форму клетки и, следовательно, ориентацию деления клетки. Среди этих факторов — анизотропное механическое напряжение. Это напряжение может быть результатом внешней механической деформации, создаваемой внутриклеточно неизотропной локализацией определенных белков.

Ссылки

  1. ^ Besson S, Dumais J (апрель 2011 г.). «Универсальное правило симметричного деления растительных клеток». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (15): 6294–9. Bibcode : 2011PNAS..108.6294B. doi : 10.1073/pnas.1011866108 . PMC  3076879. PMID  21383128 .
  2. ^ Minc N, Piel M (апрель 2012 г.). «Предсказание положения и ориентации плоскости деления». Trends in Cell Biology . 22 (4): 193–200. doi :10.1016/j.tcb.2012.01.003. PMID  22321291.
  3. ^ Мартинес П., Оллсман Л., Бракке КА., Хойт К., Хейс Дж., Расмуссен К.Г. (октябрь 2017 г.). «Использование трехмерной формы растительных клеток для прогнозирования вероятностей ориентации деления клеток». bioRxiv 10.1101/199885 . 
  4. ^ Louveaux M, Julien JD, Mirabet V, Boudaoud A, Hamant O (июль 2016 г.). «Ориентация плоскости деления клеток на основе растягивающего напряжения у Arabidopsis thaliana». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (30): E4294–303. Bibcode : 2016PNAS..113E4294L. doi : 10.1073/pnas.1600677113 . PMC 4968720. PMID  27436908 . 
  5. ^ Wendrich, Jos R.; Weijers, Dolf (2013-07-01). «Эмбрион Arabidopsis как миниатюрная модель морфогенеза». New Phytologist . 199 (1): 14–25. doi :10.1111/nph.12267. ISSN  1469-8137. PMID  23590679.
  6. ^ Guirao B, Rigaud SU, Bosveld F, Bailles A, López-Gay J, Ishihara S, Sugimura K, Graner F, Bellaïche Y (декабрь 2015 г.). «Унифицированная количественная характеристика развития эпителиальной ткани». eLife . 4 : e08519. doi : 10.7554/eLife.08519 . PMC 4811803 . PMID  26653285. 
  7. ^ Campinho P, Behrndt M, Ranft J, Risler T, Minc N, Heisenberg CP (декабрь 2013 г.). «Клеточные деления, ориентированные на натяжение, ограничивают анизотропное натяжение тканей при эпителиальном распространении во время эпиболии у данио-рерио». Nature Cell Biology . 15 (12): 1405–14. arXiv : 1505.01642 . doi :10.1038/ncb2869. PMID  24212092. S2CID  8896291.
  8. ^ Ranft J, Basan M, Elgeti J, Joanny JF, Prost J, Jülicher F (декабрь 2010 г.). «Разжижение тканей путем деления клеток и апоптоза». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (49): 20863–8. Bibcode : 2010PNAS..10720863R. doi : 10.1073/pnas.1011086107 . PMC 3000289. PMID  21078958 . 
  9. ^ Гертвиг ​​О (1884). «Проблема дер Befruchtung und der Isotropie des Eies. Eine Theorie der Vererbung». Jenaische Zeitschrift für Naturwissenschaft . 18 : 274.
  10. ^ Босвельд Ф, Маркова О, Гирао Б, Мартин С, Ван З, Пьер А, Балакирева М, Гог И, Эйнсли А, Кристофору Н, Лубенски ДК, Минк Н, Беллаиш Ю (февраль 2016 г.). «Эпителиальные трехклеточные соединения действуют как датчики формы интерфазных клеток, ориентируя митоз». Природа . 530 (7591): 495–8. Бибкод : 2016Natur.530..495B. дои : 10.1038/nature16970. ПМК 5450930 . ПМИД  26886796.