В клеточной биологии пузырь (или морда ) представляет собой выпуклость плазматической мембраны клетки, характеризующуюся сферической, «блистерообразной», объемной морфологией. [2] [3] [4] Он характеризуется отделением цитоскелета от плазматической мембраны, разрушая внутреннюю структуру клетки, обеспечивая гибкость, необходимую клетке для разделения на отдельные выпуклости или карманы межклеточного матрикса. [4] Чаще всего пузыри наблюдаются при апоптозе (запрограммированной гибели клеток), но также наблюдаются и при других неапоптотических функциях, включая апокринную секрецию (секрецию клеток путем распада части клетки). Блеббинг , или зейоз , — это образование пузырьков.
Рост пузырей обусловлен внутриклеточным давлением (аномальный рост), создаваемым в цитоплазме , когда актиновая кора подвергается сокращениям актомиозина. [5] Нарушение взаимодействий мембрана-актин-кора [4] зависит от активности миозин-АТФазы [6] На инициацию пузырей влияют три основных фактора: высокое внутриклеточное давление, снижение количества линкерных белков кора-мембрана и ухудшение актиновой коры. [7] [8] Целостность связи между актиновой корой и мембраной зависит от того, насколько неповреждена кора и сколько белков связывают две структуры. [7] [8] Когда эта целостность нарушена, дополнительное давление может привести к выпиранию мембраны из остальной части клетки. [7] [8] Присутствия только одного или двух из этих факторов часто недостаточно для образования пузырей. [8] Образование пузырей также было связано с увеличением сократимости миозина и локальным увеличением активности миозина. [7] [8]
Образование пузырей может быть инициировано двумя путями: 1) через локальный разрыв коры или 2) через локальную отслойку коры от плазматической мембраны . [9] Это создает слабое место, через которое течет цитоплазма , что приводит к расширению выпуклости мембраны за счет увеличения площади поверхности за счет отрыва мембраны от коры, в течение которого уровень актина снижается. [5] Цитоплазматический поток обусловлен гидростатическим давлением внутри клетки. [10] [3] Прежде чем пузырь сможет расшириться, давление должно вырасти настолько, чтобы достичь порога. [8] Этот порог представляет собой величину давления, необходимую для преодоления сопротивления плазматической мембраны деформации. [8]
Образование пузырей было искусственно вызвано на нескольких лабораторных моделях клеток с использованием различных методов. [11] Вставив микропипетку в клетку, можно быстро аспирировать клетку до тех пор, пока разрушение связей кора-мембрана не приведет к образованию пузырей. [11] Разрыв связей кора-мембрана также был вызван лазерной абляцией и инъекцией препарата, деполимеризующего актин , что в обоих случаях в конечном итоге привело к образованию пузырей клеточной мембраны. [11] Было также показано, что искусственно повышенный уровень сократительной способности миозина вызывает образование пузырьков в клетках. [11] Было показано, что некоторые вирусы, такие как поксвирус коровьей оспы , вызывают образование пузырьков в клетках, когда они связываются с поверхностными белками. [12] Хотя точный механизм еще не до конца понятен, этот процесс имеет решающее значение для эндоцитоза вириона и последующей инфекции. [12]
Блеббинг является одним из определенных признаков апоптоза . [6] Во время апоптоза (запрограммированной гибели клеток) цитоскелет клетки разрушается и мембрана выпячивается наружу. [13] Эти выпуклости могут отделиться от клетки, забрав с собой часть цитоплазмы , и стать известными как апоптотические пузырьки. [14] Фагоцитарные клетки в конечном итоге потребляют эти фрагменты, и компоненты перерабатываются.
При апоптозе выделяют два типа пузырей. Первоначально образуются небольшие поверхностные пузырьки. На более поздних стадиях могут появиться более крупные, так называемые динамические пузырьки, которые могут нести более крупные фрагменты органелл, такие как более крупные части фрагментированного ядра апоптотической клетки . [15]
Наряду с ламеллиподиями важную роль в миграции клеток играют пузыри . [7] [11] Мигрирующие клетки способны поляризовать образование пузырей, поэтому пузыри возникают только на переднем крае клетки. [7] [11] Двумерная движущаяся клетка способна использовать адгезивные молекулы для усиления сцепления с окружающей средой, в то время как на переднем крае образуются пузырьки. [7] [11] При формировании пузырька центр масс клетки смещается вперед, и достигается общее движение цитоплазмы. [7] Также известно, что клетки совершают трехмерное движение на основе пузырьков посредством процесса, называемого дымоходом. [7] [11] В этом процессе клетки оказывают давление на верхний и нижний субстраты, сжимая себя, вызывая рост пузырька на переднем крае и движение клетки вперед. [7] [11]
Апокринная секреция — это способ секреции экзокринных желез , при котором секреторные клетки накапливают материал на своих апикальных концах, а затем этот материал отпочковывается от клеток. Во многих аспектах это можно рассматривать как апоптоз части клетки. Процесс секреции обычно начинается с накопления секреторных гранул в апикальном пузырьке (также называемом « апикальным рылом ») клетки, который впоследствии распадается с высвобождением секреторных гранул в просвет.
Блеббинг также выполняет важные функции в других клеточных процессах, включая передвижение клеток, деление клеток и физические или химические стрессы. Пузыри наблюдались в культивируемых клетках на определенных стадиях клеточного цикла. Эти пузырьки используются для передвижения клеток в эмбриогенезе . [16] Типы пузырей сильно различаются, включая различия в скорости роста пузырей, размере, содержимом и содержании актина . Он также играет важную роль во всех пяти разновидностях некроза , как правило, вредного процесса. Однако клеточные органеллы не распространяются в некротические пузыри.
В 2004 году было показано, что химическое вещество, известное как блеббистатин, ингибирует образование пузырей. [18] Этот агент был обнаружен при скрининге низкомолекулярных ингибиторов немышечного миозина IIA . [18] Блеббистатин аллостерически ингибирует миозин II путем связывания вблизи актин-связывающего сайта и АТФ-связывающего сайта. [19] Это взаимодействие стабилизирует форму миозина II, которая не связана с актином, тем самым снижая сродство миозина с актином . [18] [19] [20] [21] Влияя на функцию миозина, блеббистатин изменяет сократительные силы, которые воздействуют на границу раздела цитоскелет -мембрана, и предотвращает нарастание внутриклеточного давления, необходимого для образования пузырьков. [8] [18] [19] [20] [21] Блеббистатин исследовался на предмет его потенциального медицинского применения для лечения фиброза , рака и повреждений нервов . [19] Однако известно, что блеббистатин цитотоксичен , светочувствителен и флуоресцентен , что приводит к разработке новых производных для решения этих проблем. [19] Некоторые известные производные включают азидоблеббистатин, пара -нитроблеббистатин и пара -аминоблеббистатин. [19]
