Nov 27, 2023
플랫의 기본 분자 역학
Nature Communications 13권, 기사 번호: 3697(2022) 이 기사 인용 1979 액세스 3 인용 측정 항목 세부 정보 막 발아는 평막을 소포로 변형시키는 힘을 수반합니다.
Nature Communications 13권, 기사 번호: 3697(2022) 이 기사 인용
1979년 액세스
3 인용
측정항목 세부정보
막 출아는 평막을 세포 생존에 필수적인 소포로 변형시키는 힘을 수반합니다. 축적된 연구에 따르면 피막 단백질(예: 클라트린)이 잠재적인 발아 요인으로 확인되었습니다. 그러나 코팅되지 않은 많은 막 새싹을 중재하는 힘은 아직 불분명합니다. 살아있는 신경내분비 세포에서 세포내이입을 매개하는 단백질을 시각화하고 시험관 내에서 단백질 재구성 및 물리적 모델링을 수행함으로써 코팅되지 않은 막의 발아가 어떻게 매개되는지 발견했습니다. 액틴 필라멘트와 다이나민은 평막을 Λ 모양으로 변형시키는 당기는 힘을 생성합니다. 이어서, 다이나민 나선은 Λ-프로파일의 베이스를 둘러싸고 수축하여 Λ-를 Ω-프로파일로 변환한 다음 Ω-프로파일의 기공을 수축하여 Ω-프로파일을 소포로 변환합니다. 이러한 메커니즘은 신진 속도, 소포 크기 및 수를 제어하여 이러한 매개변수가 다른 다양한 세포내이입 모드를 생성합니다. 이전에 각각 핵분열을 중재하고 장력을 극복하는 것으로 생각되었던 다이나민과 액틴의 예기치 않게 강력한 기능이 많은 다이나민/액틴 의존성 비코팅 막 발아, 코팅 막 발아, 및 기타 막 리모델링 공정.
막 신진은 편평한 막을 타원형/둥근 소포로 변형시키는 분자력을 수반하며, 이는 세포내이입, 세포내 인신매매 및 바이러스 감염과 같은 많은 기본 과정을 중재합니다. 수십 년간의 연구에 따르면 신아력은 신아 소포를 코팅하고 clathrin, COPII 또는 COPI1,2,3의 다량체화에 의해 형성된 ~40-120 nm 새장형 구조에서 부분적으로 발생할 수 있습니다. 그러나 많은 발아 과정은 이러한 핵심 외피 단백질과 연관되어 있지 않으므로 이에 의존하지 않습니다. 이러한 코팅되지 않은 막 발아 과정은 세포 통신을 위한 엑소좀 발아, 바이러스 감염(예: 인플루엔자 및 HIV 바이러스)을 위한 바이러스 발아, 코팅된 소포보다 훨씬 큰 호르몬/전달물질이 포함된 과립 생성, 클라트린 독립적 엔도사이토시스1,4,5에 대한 소포 신진. 클라트린 비의존적 세포내이입을 위한 소포 발아는 많은 세포외 리간드, 수용체, 바이러스(예: 에볼라, HIV, 라사, 헤르페스, 뎅기열 및 SV40 바이러스), 박테리아, 프리온 및 박테리아 독소(예: 콜레라 및 시가 독소)의 세포 흡수를 중재합니다. )5,6,7. 신경계 및 내분비계에서 클라트린 독립적인 소포 출아는 초고속 세포내이입(<~0.1초), 빠른 세포내이입(<~3초), 엔도솜 유사 소포의 대량 세포내이입을 포함하여 대부분의 세포내이입 형태를 매개하여 세포외유출 및 시냅스 전달을 유지합니다. , 이전에는 clathrin 의존적이라고 가정되었던 느린 세포내이입(~10-60초)도 있었습니다8,9,10,11,12,13. 간단히 말해서, 코팅되지 않은 막 출아는 중요한 생리학적, 병리학적 역할을 합니다.
코팅되지 않은 소포의 형성을 중재하는 물리적 힘은 무엇입니까? 많은 연구에서 세포골격 필라멘트 액틴(F-액틴)이 관련되어 있음을 시사합니다5,6,7. 예를 들어, 액틴 중합을 억제하면 초고속 세포내이입10,14 및 빠른 엔도필린 매개 세포내이입15과 같은 여러 형태의 클라트린 독립적 세포내이입이 손상됩니다(검토는 참조 5,6,7 참조). F-액틴 중합을 억제하는 액틴 β- 또는 γ-이소형의 삭제 또는 라트룬쿨린 A의 적용은 클라트린 독립적인 것으로 간주되는 시냅스 소포 세포내이입 동안 피트 수를 감소시킵니다. 이러한 결과는 비클라트린 코팅 구덩이 형성5,6,7에 액틴이 관여함을 시사합니다. 그러나 F-액틴이 코팅되지 않은 소포 발아를 유도하는 물리적 힘의 생성에 어떻게 기여하는지는 불분명합니다.
코팅되지 않은 막 신진에 대한 연구는 편평한 원형 변환에서 중간 구조를 인식하기 어렵기 때문에 방해를 받으며, 이는 잠재적인 힘 요구 사항을 암시할 수 있습니다. 전자현미경(EM)은 EM으로 인식할 수 있는 조밀한 단백질 코팅을 생성하는 핵심 코팅 단백질 없이 작은 구조를 볼 수 있는 유일한 기술이지만 곡선형 막 구성이 신진, 융합의 중간 구조인지 여부를 말하기는 어렵습니다. , 막 접힘, 막 이동 또는 알려지지 않은 성형 과정. 실제로 코팅된 막 출아의 경우에도 잠재적으로 빠르고 가역적인 프로세스에 대한 정보를 제공하지 않는 고정 샘플의 EM을 기반으로 한 수많은 추측에도 불구하고 평면에서 원형 막 역학은 기본적으로 불분명합니다. 코어 코트 단백질과 비 코트 단백질이 코팅 막 발아에 기여하는지 여부와 그 정도는 여전히 불안합니다. 따라서 발아 과정을 실시간으로 관찰하는 것이 어렵다는 점은 코팅되지 않은 막 발아와 코팅된 막 발아를 모두 이해하는 데 방해가 되는 병목 현상이 되었습니다.
1 μm, but beyond image frame to measure. As hPH increased, the highest position of lifeact-mTFP1-labeled F-actin associated with Λ (hlifeact) increased in parallel (Fig. 1f–i). F-actin fluorescence also increased at Λ’s side and base (Fig. 1g–i). These results suggest that F-actin filament is recruited to attach at Λ, including at Λ’s tip to pull membrane inward, hence, resulting in a growing Λ and membrane protrusion from Λ’s tip./p>~60 nm, our STED resolution) sometimes continued to constrict its pore until it became a non-visible pore (Ωnp, <~60 nm, Fig. 4a)18. Although Ωnp’s pore was not visible, it remained open because it was permeable to A532 (see below for differentiating Ωnp from O)18./p>~60 nm) or Ωnp (pore size <~60 nm), Ω→O referred to either Ωp→O (pore size: 120–375 nm; mean = 212 ± 30 nm, 8 Ωp; Fig. 6a) or Ωnp→O (121 Ωnp; Fig. 6b)18. Ωp’s pore constriction was sometimes incomplete, resulting in Ωp→Ωnp (Fig. 6c)./p>200 nm were taken as Λ; otherwise, it was defined as Flat. The Ω-shape profile with a visible pore (Ωp) was defined as the PHG-labeled Ω-shape membrane profile with a visible pore (>60 nm, the STED detection limit), which should be less than the Ω-profile width. If a PHG-labeled Ω-profile with a non-visible pore contained A532 spot, it was defined as Ωnp (an Ω-profile with a non-visible pore), because the A532 spot indicated an open-pore permeable to A53225./p>300 pA than with ICa <300 pA (Fig. 4g in ref. 18). Furthermore, NFlat→Λ, Prob(Λ)→Ω and Prob(Ω)→Ο measured after depol1s were substantially reduced when extracellular calcium was replaced with strontium (Fig. 4h in ref. 18). These results indicate that Flat→Λ, Λ→Ω and Ω→O are triggered by calcium influx, excluding the possibility that they are STED-laser-induced artifacts./p>15 nm, a base of 20–120 nm, and a height/base ratio >0.15. Λ and Ω were distinguished base on their shapes. If the pit’s width was the largest at the base, it was Λ-shape; if the pit’s width was the largest at the middle of its vertical length, it was a Ω-shape. Means were presented as ± s.e.m. The statistical test was two-tailed unpaired t-test. Each culture was from 3–6 mice. Each group of data was obtained from at least four batches of cultures (4–7 cultures)./p> 98^\circ\) are defined as \(\Omega\)-shapes; finally, the intermediate configurations with a nearly cylindrical upper part parallel to z-axis such that, \(82^\circ < {\phi }^{* } < 98^\circ\), belong to the tether-shapes. The \(16^\circ\) range of the angle \({\phi }^{* }\) defined to encompass the tether shapes is somewhat arbitrary and based on the visual ability to recognize deviations of line orientation from the vertical axis./p> 
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