Когда молекулы на поверхности подвижной эукариотической клетки сшиваются , они перемещаются к одному концу клетки, образуя «шапку». Это явление, процесс которого называется образованием шапки , было обнаружено в 1971 году на лимфоцитах [1] и является свойством амеб и всех локомоторных клеток животных, кроме сперматозоидов. Сшивку легче всего достичь, используя поливалентное антитело к поверхностному антигену клетки. Формирование кэпа можно визуализировать, прикрепив к антителу флуорофор , например флуоресцеин .
Кэпирование происходит только на подвижных клетках и поэтому считается, что оно отражает внутреннее свойство движения клеток. Это энергозависимый процесс, и в лимфоцитах он частично ингибируется цитохалазином B (который разрушает микрофиламенты ), но на него не влияет колхицин (который разрушает микротрубочки ). Однако комбинация этих препаратов исключает каппирование. Ключевой особенностью кэпирования является то, что кэпируются только те молекулы, которые являются сшитыми, а другие – нет.
Формирование шапки теперь рассматривается как тесно связанное с экспериментами Аберкромби с углеродными частицами . [2] В этом случае ползущие фибробласты содержались в среде, содержащей мелкие (размером около 1 микрометра) частицы углерода. Иногда эти частицы прикреплялись к переднему краю этих клеток: когда они это делали, наблюдалось движение частиц назад по дорсальной поверхности клетки. Они сделали это примерно по прямой линии, при этом частица изначально оставалась неподвижной относительно подложки. Клетка, казалось, просачивалась вперед под частицу. Учитывая то, что мы знаем о кэпировании, это явление теперь интерпретируется следующим образом: частица предположительно прилипает ко многим поверхностным молекулам, сшивая их и образуя пятно. Как и при закрытии, частица движется к задней части ячейки.
Аберкромби считал, что частица углерода является маркером на поверхности клетки, и ее поведение отражает то, что делает поверхность. Это привело его к предположению, что по мере движения клетки мембрана из внутренних запасов добавляется к передней части клетки, позволяя клетке выдвигаться вперед, и возвращается к задней части клетки. Этот процесс экзоцитоза в передней части клетки и эндоцитоза в других частях клетки был модифицирован Бретшером . [3] [4] [5] Он и Хопкинс [6] показали, что специфическая мембрана , эндоцитированная покрытыми ямками на подвижных клетках, возвращается путем экзоцитоза на поверхность клетки у переднего края. Пространственное различие между местами экзоцитоза (спереди) и эндоцитоза (повсеместно на поверхности) приводит к перетеканию матрикса плазматической мембраны — липидов — спереди назад. Большие объекты, такие как пятна, будут уноситься вместе с этим потоком, тогда как несшитые малые молекулы смогут диффундировать за счет броуновского движения против потока и таким образом избегать уноса назад. Следовательно, в этой теории возникает необходимость сшивания. Бретшер предположил, что экзоцитоз в неподвижных клетках носит случайный характер и, следовательно, является основным различием между подвижными и неподвижными клетками.
Альтернативная точка зрения состоит в том, что участки перемещаются в заднюю часть клетки путем прямого прикрепления к актиновому цитоскелету. [7] Молекулярный механизм того, как этого можно достичь, неясен, поскольку, когда гликолипиды или GPI-связанные белки (во внешнем монослое поверхностного бислоя клетки) сшиваются, они замыкаются, как и любой поверхностный белок. Поскольку эти молекулы сами по себе не могут напрямую взаимодействовать с цитоплазматическим актиновым цитоскелетом, такая схема кажется маловероятной.
Третья схема, предложенная де Петрисом [8] , предполагает, что подвижная клетка постоянно сгребает свою поверхность спереди назад: любые агрегаты (но не несшитые молекулы), попавшие в зубцы граблей, перемещаются в заднюю часть клетки. В этой схеме природа зубцов граблей не указана, но они могут представлять собой, например, поверхностные интегрины , которые часто действуют как ножки клетки, прикрепляя ее к субстрату. Силу, необходимую для сгребания поверхности, может обеспечивать актиновый цитоскелет.
Четвертая схема, предложенная Хьюиттом [9], предполагает, что подвижные клетки имеют на своей поверхности волны, направленные назад: участки, а не отдельные молекулы, увлекаются этими волнами и, таким образом, перемещаются к задней части клетки.