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三个单元之间的连接点用作物质运输的通道

导读在多细胞生物中,细胞彼此建立连接,形成覆盖组织和器官表面并分离人体结构的细胞层。例如,皮肤在整个生物体周围形成地幔,衬在血管上的细

在多细胞生物中,细胞彼此建立连接,形成覆盖组织和器官表面并分离人体结构的细胞层。例如,皮肤在整个生物体周围形成地幔,衬在血管上的细胞层在血液和组织之间形成边界。

相邻细胞之间的特殊连接确保一方面,这些细胞壁屏障是稳定且紧密的,从而保护身体和器官免受病原体的侵害;另一方面,它们仍可渗透特定物质或迁移细胞。这就是细胞如何将溶解的营养物输送到器官中,以及免疫系统的细胞如何能够从血液中穿过血管壁迁移到发炎的组织中。

明斯特大学的科学家现在已经研究了果蝇(果蝇果蝇)卵巢中的类似过程。在这里,成熟的卵细胞被一层上皮细胞包围,卵通过该上皮细胞吸收蛋黄形成蛋白。研究人员发现,在三个细胞相遇的位置,上皮细胞以受控的方式使其连接松动,蛋黄蛋白通过产生的间隙被转运到卵细胞。

在只有两个细胞连接的地方,连接得以维持,从而保持了组织完整性。“我们的发现有助于更好地了解细胞屏障如何在发育过程中发挥作用并进行重组,这为破译某些病理过程的机理提供了基础,”研究项目负责人,发育生物学家Stefan Luschnig博士解释说。该研究现已发表在科学杂志“ Developmental Cell ”上。

果蝇卵发育过程中的调查

每当物质通过细胞层运输时,细胞要么通过细胞层一侧的膜吸收它们,然后在另一侧释放它们(这需要大量能量),要么这些物质通过细胞之间的间隙扩散。从对其他昆虫的研究中,已经知道蛋黄蛋白通常是通过包围卵的上皮细胞之间的空间转运到卵细胞中的。新的调查证实,果蝇也是这种情况。但是,以前尚不清楚细胞如何设法瞬时打开细胞间空间,同时又保持组织完整。

为了可视化这些细胞过程的存在并分析其背后的分子机制,科学家用荧光分子对果蝇的某些蛋白质进行了遗传标记,将卵巢保留在组织培养物中,并使用共聚焦激光扫描显微镜检查了活组织。他们将注意力集中在上皮细胞表面的蛋白质上。这些所谓的粘附蛋白将细胞网络机械地保持在一起并密封细胞之间的空间。

细胞屏障在三个细胞的交界处打开

科学家发现,上皮细胞从其膜上依次去除了四种不同的粘附蛋白。生物学家乔恩·伊斯塔斯蒂·桑切斯(Jone Isasti-Sanchez)解释说:“这个过程耗时数小时,只有当最后一种蛋白质消失后,细胞连接才会打开。”明斯特大学研究中心1348“动态蜂窝接口”。交界处打开后,卵黄蛋白进入卵内的过程持续约16个小时,随后过程逆转,细胞间空间再次关闭。

研究人员证明,细胞利用一种称为内吞作用的基本细胞过程,通过将粘附蛋白从表面吸收到细胞内部来打开它们的接触位点。一个重要的新发现是,内吞作用似乎在三个细胞相遇的那些位置发生的程度更大,因此,细胞连接仅在这些位置开放。那里只有两个细胞见面,保持联系。Stefan Luschnig说:“这个过程选择性地在三个细胞的接触点发生,而且以这种有序的方式发生,这一事实对于防止组织崩解可能很重要。” 此外,他补充说,该过程大概必须以非常可控的方式进行,因为在组织中打开门会带来病原体进入的风险。

在他们的实验中,科学家们还通过遗传方式增加或减少了粘附蛋白E-钙粘蛋白的量,并能够证明该蛋白的量决定了细胞间隙的开放程度。此外,他们发现细胞骨架中的机械张力在该过程中起关键作用。这种张力是由一种由肌动蛋白和肌球蛋白组成的结构产生的,该结构围绕细胞外围并能够收缩,类似于橡皮筋。当研究人员增加细胞内肌球蛋白的活性时,细胞骨架收缩更多,从而阻止了细胞连接的打开。

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