У беспозвоночных септированные контакты аналогичны плотным контактам
Основные положения:
- Септированные контакты обнаружены только у беспозвоночных и по свойствам близки к плотным контактам между клетками позвоночных.
- Септированные контакты выглядят в виде серии прямых или изогнутых стенок (септ) , расположенных между плазматическими мембранами примыкающих друг к другу клеток эпителия .
- Септированные контакты, главным образом, функционируют как барьеры на пути межклеточной диффузии.
- Септированные контакты выполняют две функции, не свойственные плотным контактам: в течение развития клеток они контролируют их рост и форму. Эти функции осуществляются с участием специальных белков присутствующих только в септированных контактах.
Септированные контакты обнаружены только у беспозвоночных и рассматриваются как функциональные аналоги плотных контактов позвоночных. Однако у некоторых видов беспозвоночных найдены как септированные, так и плотные контакты. Септированные контакты представляют собой часть белковых комплексов, расположенных на латеральной мембране клеток эпителия, и, так же как и плотные контакты, они участвуют в межклеточном транспорте через слои эпителиальных клеток. В электронном микроскопе они выглядят в виде стопки параллельно расположенных стенок (или септ, отсюда и название), соединяющих промежуток шириной 15-20 нм, существующий между плазматическими мембранами клеток. Как показано на рис. 19.47 , контакт может выглядеть или в виде относительно прямой линии (гладкий септированный контакт), или носит складчатый характер.
Септированные и плотные контакты отличаются друг от друга, по крайней мере, в трех отношениях. Во-первых, септированные контакты содержат белки, которые отсутствуют в плотных контактах. Во-вторых, септированные контакты располагаются на базальном крае латеральной мембраны, в то время как плотные находятся на ее апикальном крае, "выше" опоясывающих адгезивных контактов (zonula adherens) ( рис. 19.43 ). В-третьих, септированные контакты выполняют две функции, не свойственные плотным контактам.
У некоторых клеток плотные и септированные контакты входят в один и тот же комплекс, что позволяет предполагать существование у них различных функций. Когда в клетках присутствуют плотные и складчатые септированные контакты, то плотные контакты играют роль первичного барьера на пути межклеточной диффузии. К этому выводу пришли на основании исследований межклеточного транспорта небольших молекул с помощью электронного микроскопа, используя обработку препаратов электронно-плотными красителями. Так же как адгезивные, септированные контакты могут служить местами прикрепления актиновых филаментов . Какова же функция септированных контактов?
Подобно плотным контактам, они выполняют функции "ворот" и "изгороди", характерные для контактных комплексов. Ограничивая транспорт частиц между клетками, они действуют как "ворота", а ограничивая поток фосфолипидов и мембранных белков между апикальным и базальным мембранными доменами, играют роль "изгороди".
Однако, в отличие от плотных, септированные контакты выполняют, по крайней мере, еще две функции. Одна из них заключается в контроле клеточного роста. Например, у организмов Drosophila и С. elegans , экспрессирующих мутантные белки, входящие в комплекс септированного контакта, часто развиваются опухоли эпителия. Другая функция состоит в контроле формы клеток: мутации в различных белках контактной зоны приводят к развитию необычно широких каналов у Drosophila. Каким образом септированные каналы выполняют эти функции? Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть белки, входящие в зону септированного канала. Как следует из рис. 19.48 , у Drosophila идентифицировано несколько таких белков.
Ген scribble кодирует белок Scrib , один из наиболее важных белков зоны данного контакта. В отличие от эмбрионов, развивающихся у мух дикого типа, для которых характерна гладкая кутикула, потомство гомозигот по мутантной форме этого гена отличается морщинистой кутикулой. Оболочка эмбрионов выглядит как бы исцарапанной ( рис. 19.49 ). Это объясняется невозможностью возникновения септированных контактов между клетками в кутикуле. Составляющие ее эпителиальные клетки не могут сформировать правильные структуры и образуют беспорядочные скопления. В Scrib-мутантах также клетки других эпителиальных органов обладают гораздо большими размерами и значительно разупорядоченной структурой.
Наряду с функционированием в септированных контактах, белки Scrib взаимодействуют еще по меньшей мере с двумя другими белками контактного комплекса, Dig (Disks large) и lgl (lethal giants larvae) . Эти белки ответственны за инициацию полярности эпителиальных клеток. Мутантные формы этих белков вызывают утрату септированных межклеточных контактов. Более того, при этом плотные контакты могут возникнуть в неожиданных местах (например, с базальной стороны латеральной мембраны), и не происходит правильной сортировки белков апикальной мембраны. В результате клетки не поляризуются, и нарушается целостность эпителиального слоя. Интересно, что по сравнению с нормальными клетками эти мутантные клетки также делятся чаще, и это обеспечивает появление аномально крупных кластеров эпителиальных клеток.
Второй тип генов кодирует, по меньшей мере, восемь различных белков септированных контактов. Эти белки включают неурексин , контролирующий форму клеток, при образовании эпителиальных трубочек трахеальной системы у Drosophila . Мутации в этих белках приводят к появлению эпителиальных клеток с увеличенными апикальными поверхностями. В дальнейшем такие клетки образуют трубочки, отличающиеся крайне большим диаметром. Интересно, что рост этих клеток не нарушается, и септированные контакты в мутантных клетках сохраняют барьерные функции, свойственные плотным контактам. Это свидетельствует о том, что эти функции являются совершенно самостоятельными. Согласно двум предложенным моделям, перегородчатые контакты контролируют форму клеток или посредством белков, формирующих домены апикальной мембраны, или способствуя образованию внеклеточного матрикса с апикальной стороны этих клеток.
Характер взаимосвязи между формированием септированных контактов, контролем над делением и формой клеток остается неизученным. Исследования в этом направлении помогли бы пролить свет на механизм роста эпителиальных клеток во многих тканях, в том числе при таких патологических состояниях у человека, как рак и болезни почек (такие исследования иллюстрируют, каким образом эксперименты с дрозофилой помогают бороться с болезнями человека).
Еще одна интересная особенность Scrib-белка заключается в том, что он принадлежит к семейству белков, содержащих PDZ-домен . Этот домен присутствует во многих белках контактной зоны и, подобно другим доменам, характерным для сигнальных белков, вероятно, участвует в связывании между трансмембранными и цитозольными белками. В настоящее время исследователи пытаются понять молекулярный механизм функционирования таких белков септированных контактов, как Scrib, в различных и важных аспектах жизнедеятельности эпителиальных клеток.
Смотрите также:
