Jeskyně - Caveolae
v biologie, Caveolae (latinský pro „malé jeskyně“; jednotné číslo, Caveola), které jsou zvláštním typem lipidový vor, jsou malé (50–100 nanometr ) invaginace z plazmatická membrána u mnoha obratlovců buňka typy, zejména v endoteliální buňky, adipocyty a embryonální notochordové buňky.[1] Původně je objevil E. Yamada v roce 1955.[2]
Tyto baňkovité struktury jsou bohaté na bílkoviny stejně jako lipidy jako cholesterol a sfingolipidy a mají několik funkcí v signální transdukce.[3] Oni jsou také věřil hrát roli v mechanická ochrana mechanosensace, endocytóza, onkogeneze a absorpce patogenní bakterie a jisté viry.[4][5][6][7]
Kaveoliny
Za vznik a údržbu jeskyní se původně považovalo především kaveolin,[8] 21 kD protein. Existují tři homologní geny kaveolinu exprimované v savčích buňkách: Cav1, Cav2 a Cav3. Tyto proteiny mají společnou topologii: cytoplazmatický N-konec s doménou lešení, transmembránová doména s dlouhými vlásenky a cytoplazmatický C-konec. Kaveoliny jsou syntetizovány jako monomery a transportovány do Golgiho aparátu. Během jejich následného transportu sekreční cestou se jeskyniny spojují s lipidovými rafty a tvoří oligomery (14-16 molekul). Tyto oligomerizované kaveoliny tvoří cavoly. Přítomnost kaveolinu vede k místní změně morfologie membrány.[9]
Cavins
Cavinské proteiny se objevily koncem dvacátých let jako hlavní strukturální složky regulující tvorbu jeskyně.[10][11][12][13] Rodina proteinů cavin se skládá z Cavin 1 (také známý jako PTRF), Cavin2 (také známý jako SDPR), Cavin3 (také známý jako SRBC) a Cavin4 (také známý jako MURC). Ukázalo se, že Cavin1 je hlavním regulátorem tvorby jeskyně ve více tkáních, přičemž jediná exprese Cavin1 je dostatečná pro morfologickou tvorbu jeskyně v buňkách bez jeskyní, ale v Cav1 je hojná.[14][10] Cavin4, analogický s Cav3, je specifický pro svaly.[11]
Caveolární endocytóza
Caveolae jsou jedním ze zdrojů Clathrin nezávislá endocytóza závislá na voru. Schopnost kaveolinů oligomerizovat v důsledku jejich oligomerizačních domén je nezbytná pro tvorbu jeskynních endocytických váčků. Oligomerizace vede k tvorbě mikrodomén bohatých na kaveolin v plazmatické membráně. Zvýšené hladiny cholesterolu a inzerce lešenářských domén kaveolinů do plazmatické membrány vede k expanzi jeskynní invaginace a tvorbě endocytických vezikul. Štěpení vezikuly z plazmatické membrány je poté zprostředkováno GTPázovým dynaminem II, který je lokalizován na krku začínajícího vezikuly. Uvolněný jeskynní váček může fúzovat s časným endosomem nebo jesosozemem. Caveosome je endozomální kompartment s neutrálním pH, který nemá časné endozomální markery. Obsahuje však molekuly internalizované jeskynární endocytózou.[9][15]
Tento typ endocytózy se používá například pro transcytózu albuminu v endoteliálních buňkách nebo pro internalizaci inzulínového receptoru v primárních adipocytech.[9]
Další role caveolae
- Ukázalo se, že jsou jeskyně vyžadovány pro ochranu buněk před mechanickým namáháním u mnoha typů tkání, jako jsou kosterní svaly, endotelové buňky a notochordové buňky.[16][17][18]
- Caveolae mohou být použity pro vstup do buňky některými patogeny, a tak zabraňují degradaci v lysozomech. Některé bakterie však nepoužívají typické jeskynní rostliny, ale pouze oblasti plazmatické membrány bohaté na kaveolin. Patogeny využívající tuto endocytickou cestu zahrnují viry, jako je SV40 a polyoma virus a bakterie, jako jsou některé kmeny Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa a Porphyromonas gingivalis.[15]
- Jeskyně také hrají roli v buněčné signalizaci. Kaveoliny se spojují s některými signalizačními molekulami (např. ENOS) prostřednictvím své lešenářské domény, takže mohou regulovat svou signalizaci. Caveolae se také podílejí na regulaci kanálů a na signalizaci vápníku.[15]
- Caveolae se také účastní regulace lipidů. Vysoké hladiny kaveolinu Cav1 jsou exprimovány v adipocytech. Caveolin se asociuje s cholesterolem, mastnými kyselinami a lipidovými kapičkami a podílí se na jeho regulaci.[15]
- Caveolae mohou také sloužit jako mechanosenzory v různých typech buněk. V endotelových buňkách jsou jeskyně zapojeny do senzace toku. Chronická expozice stimulu proudění vede ke zvýšeným hladinám kaveolinu Cav1 v plazmatické membráně, k jeho fosforylaci, aktivaci signálního enzymu eNOS a k remodelaci krevních cév. V buňkách hladkého svalstva má caveolin Cav1 roli při snímání protažení, které spouští progresi buněčného cyklu.[15]
Inhibitory
Některé známé inhibitory dráhy jeskyně jsou Filipínský III, Genistein a Nystatin.[9]
Viz také
Reference
- ^ Nixon, Susan J .; Carter, Adrian; Wegner, Jeremy; Ferguson, Charles; Floetenmeyer, Matthias; Bohatství, Jamie; Key, Brian; Westerfield, Monte; Parton, Robert G. (01.07.2007). „Caveolin-1 je vyžadován pro vývoj neuromastu a notochordu v laterální linii“ (PDF). Journal of Cell Science. 120 (13): 2151–2161. doi:10.1242 / jcs.003830. ISSN 0021-9533. PMID 17550965.
- ^ Li, Xiang-An; Everson, William V .; Inteligentní, Eric J. (2005). "Caveolae, lipidové rafty a cévní onemocnění". Trendy v kardiovaskulární medicíně. 15 (3): 92–6. doi:10.1016 / j.tcm.2005.04.001. PMID 16039968.
- ^ Anderson RG (1998). „Systém membrány caveolae“. Annu. Biochem. 67: 199–225. doi:10.1146 / annurev.biochem.67.1.199. PMID 9759488.
- ^ Parton, Robert G .; del Pozo, Miguel A. (02.02.2013). "Caveolae jako senzory plazmatu, chrániče a organizéry". Nature Reviews Molecular Cell Biology. 14 (2): 98–112. doi:10.1038 / nrm3512. ISSN 1471-0072. PMID 23340574.
- ^ Frank P, Lisanti M (2004). "Caveolin-1 a caveolae u aterosklerózy: rozdílné role při tvorbě mastných pruhů a neointimální hyperplazii". Aktuální názor na lipidologii. 15 (5): 523–9. doi:10.1097/00041433-200410000-00005. PMID 15361787.
- ^ Li X, Everson W, Smart E (2005). "Caveolae, lipidové rafty a cévní onemocnění". Trends Cardiovasc Med. 15 (3): 92–6. doi:10.1016 / j.tcm.2005.04.001. PMID 16039968.
- ^ Pelkmans L (2005). "Tajemství jeskyňových a lipidových raftů zprostředkovaných endocytózou odhalených savčími viry". Biochim Biophys Acta. 1746 (3): 295–304. doi:10.1016 / j.bbamcr.2005.06.009. PMID 16126288.
- ^ Jeskyně v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
- ^ A b C d Lajoie, P. a I.R. Nabi, lipidové rafty, jeskyně a jejich endocytóza. Int Rev Cell Mol Biol, 2010. 282: str. 135-63.
- ^ A b Hill, Michelle M .; Bastiani, Michele; Luetterforst, Robert; Kirkham, Matthew; Kirkham, Annika; Nixon, Susan J .; Walser, Piers; Abankwa, Daniel; Oorschot, Viola M. J. (11. 1. 2008). „PTRF-cavin, konzervovaný cytoplazmatický protein potřebný pro tvorbu a funkci jeskyně“. Buňka. 132 (1): 113–124. doi:10.1016 / j.cell.2007.11.042. ISSN 0092-8674. PMC 2265257. PMID 18191225.
- ^ A b Bastiani, Michele; Liu, Libin; Hill, Michelle M .; Jedrychowski, Mark P .; Nixon, Susan J .; Lo, Harriet P .; Abankwa, Daniel; Luetterforst, Robert; Fernandez-Rojo, Manuel (2009-06-29). „Členové rodiny MURC / Cavin-4 a cavin tvoří tkáňově specifické jeskynní komplexy“ (PDF). The Journal of Cell Biology. 185 (7): 1259–1273. doi:10.1083 / jcb.200903053. ISSN 0021-9525. PMC 2712963. PMID 19546242.
- ^ Kovtun, Oleksiy; Tillu, Vikas A .; Ariotti, Nicholas; Parton, Robert G .; Collins, Brett M. (01.04.2015). „Proteiny rodiny Cavinů a shromáždění jeskyní“. Journal of Cell Science. 128 (7): 1269–1278. doi:10.1242 / jcs.167866. ISSN 0021-9533. PMC 4379724. PMID 25829513.
- ^ Parton, Robert G .; Collins, Brett M. (2016-12-13). „Rozluštění architektury jeskyní“. Sborník Národní akademie věd. 113 (50): 14170–14172. doi:10.1073 / pnas.1617954113. ISSN 0027-8424. PMC 5167180. PMID 27911845.
- ^ Liu, Libin; Brown, Dennis; McKee, Mary; LeBrasseur, Nathan K .; Yang, Dan; Albrecht, Kenneth H .; Ravid, Katya; Pilch, Paul F. (2017-05-29). „Odstranění Cavin / PTRF způsobuje globální ztrátu jeskyní, dyslipidemii a intoleranci glukózy“. Buněčný metabolismus. 8 (4): 310–317. doi:10.1016 / j.cmet.2008.07.008. ISSN 1550-4131. PMC 2581738. PMID 18840361.
- ^ A b C d E Parton, R.G. a K. Simons, rozmanité tváře caveolae. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2007. 8 (3): str. 185-94.
- ^ Lo, Harriet P; Hall, Thomas E; Parton, Robert G (2016-01-13). "Mechanoprotection by skeletal muscle caveolae". Bioarchitektura. 6 (1): 22–27. doi:10.1080/19490992.2015.1131891. ISSN 1949-0992. PMC 4914031. PMID 26760312.
- ^ Cheng, Jade P.X .; Mendoza-Topaz, Carolina; Howard, Gillian; Chadwick, Jessica; Shvets, Elena; Cowburn, Andrew S .; Dunmore, Benjamin J .; Crosby, Alexi; Morrell, Nicholas W. (2015-10-12). "Caveolae chrání endoteliální buňky před prasknutím membrány během zvýšeného srdečního výdeje". The Journal of Cell Biology. 211 (1): 53–61. doi:10.1083 / jcb.201504042. ISSN 0021-9525. PMC 4602045. PMID 26459598.
- ^ Lim, Ye-Wheen; Lo, Harriet P .; Ferguson, Charles; Martel, Nick; Giacomotto, Jean; Gomez, Guillermo A .; Yap, Alpha S .; Hall, Thomas E .; Parton, Robert G. (10.7.2017). „Caveolae chrání buňky Notochord před katastrofickými mechanickými poruchami během vývoje“. Aktuální biologie. 27 (13): 1968–1981.e7. doi:10.1016 / j.cub.2017.05.067. ISSN 0960-9822. PMID 28648821.
externí odkazy
- Histologický obrázek: 21402loa - Histology Learning System na Bostonské univerzitě