Informatie

Cytochalasine B in celbeweging


In een experiment van Pollard, TD en RR Weihing werden amoebecellen die waren geïnjecteerd met cytochalasine B geremd in beweging, terwijl de amoebecellen van de controlegroep wel bewogen. Er werd een hypothese gemaakt dat Cytochalasine B de polymerisatie van actinemonomeren in actinefilamenten blokkeerde, waardoor de cel niet kon bewegen. Om deze hypothese te valideren werden de experimenten opnieuw uitgevoerd met cycloheximide (remt nieuwe eiwitsynthese), en dinitrofenol (remt nieuwe ATP-vorming), en colchicine (remt polymerisatie van microtubuli. Hier zijn de resultaten:$$

$egin Conditie: % cellen dat niet bewoog Geen medicijn 3 Cycochalasine B 95 Colchicine 4 Cycloheximide 3 Cycloheximide + Cycochalasine B 94 Dinitrofenol 5 Dinitrofenol + Cycochalasine B 85$ $$

Vraag: Waarom waren deze controles belangrijk? Hoe hielpen ze de hypothese te valideren? Let op: dit is voor zelfstudie.


De andere remmers werken op andere processen in, zoals je al gemerkt hebt. Er is bijna geen verschil tussen de voorwaarden wanneer ze worden toegevoegd en de overeenkomstige voorwaarde wanneer ze ontbreken, wat suggereert dat die andere processen geen rol spelen in het waargenomen fenomeen. Door die andere processen te elimineren, wordt het geloofwaardiger dat actinepolymerisatie belangrijk is, in plaats van te zijn een van meerdere factoren.

Bovendien zullen cellen zich vaak aanpassen aan een remmer door andere soorten activiteit te verhogen of te verlagen. Het kan bijvoorbeeld zijn dat remming van actinepolymerisatie voorkomt dat amoeben eten. In dit geval, omdat elk denkbaar bewegingsmechanisme energie vereist, kan een hongerige amoebe niet in staat zijn om te bewegen, ook al gebruikte hij geen actine voor beweging. Om dergelijke scenario's te weerleggen, waarbij actinepolymerisatie niet direct beweging induceert, en waar cytochalazine het bewegingsmechanisme niet direct remt, werden aanvullende experimenten uitgevoerd.

DNP veroorzaakt iets dat lijkt op verhongering, maar in deze experimenten schafte het bewegingen niet af wanneer het alleen werd gegeven. DNP redde de beweging ook niet, omdat de combinatie (DNP + cytochalazine) vrijwel identiek is aan alleen cytochalazine. In beide omstandigheden deed DNP niets, wat aantoont dat ATP-uitputting de beweging niet beïnvloedt. Dit is het bewijs dat actinepolymerisatie is direct veroorzaakt amoebe-beweging, en niet een indirect ATP-gemedieerd effect. Evenzo is het effect van cytochalazine onafhankelijk van eiwitsynthese, wat nogmaals de hypothese ondersteunt dat actinepolymerisatie op zichzelf belangrijk is.


Als je met levende cellen werkt, zijn er meestal meer paden die kunnen worden beïnvloed als je de cel met een medicijn gaat behandelen. Om er zeker van te zijn welke route specifiek wordt geremd, hebt u deze controles nodig, omdat een remming van een van hen theoretisch hetzelfde effect zou kunnen hebben:

  • Eiwitsynthese (cycloheximide) omdat dit nieuwe actinemonomeren oplevert die belangrijk zijn voor de verlenging.
  • ATP-synthese (dinitrofenol) als ATP is nodig voor de beweging langs actinefilamenten.
  • Remming van microtubuli (colchicine) remt de microtubuli in de flagella van amoeben, die ook voor een vorm van beweging zorgen

De controles laten zien dat alleen de toevoeging van cytochalasine B aan de kweek de beweging remt door de verlenging van de actinefilamenten te remmen, wat de hypothese van de groep bewijst.


Cytoplasmatische filamenten: samenstelling, distributie en functies

Cytoplasmatische filamenten zijn langwerpige, onvertakte, eiwitachtige strengen die bestaan ​​uit bundels of groepen eiwitmoleculen die soms in een spiraalvorm zijn gewikkeld.

Hoewel georganiseerde arrays van cytoplasmatische filamenten voor het eerst werden beschreven voor spiercellen en het meest uitgebreid zijn bestudeerd in dit weefsel, is het nu duidelijk dat in wezen alle eukaryote cellen deze filamenten bevatten.

Cytoplasmatische filamenten kunnen worden onderverdeeld in drie hoofdklassen op basis van filamentgrootte, dit zijn:

(1) Microfilamenten (ook wel dunne filamenten genoemd), met een diameter van ongeveer 6 n en voornamelijk samengesteld uit het bolvormige eiwit actine

(2) Intermediaire filamenten, die een diameter hebben tussen 7 en 11 nm en, afhankelijk van de weefselbron, zijn gevormd uit vijf verschillende klassen van eiwitten (zie hieronder) en

(3) Myosinefilamenten (ook wel dikke filamenten genoemd), met een diameter tot 22 nm en rijk aan het vezelachtige eiwit myosine.

Spiercellen, die speciaal zijn gedifferentieerd voor contractie, zijn rijk aan microfilamenten en myosinefilamenten, maar alle cellen bevatten cytoplasmatische filamenten en het is aangetoond dat actine in sommige niet-spiercellen tot 20% van het totale celeiwit kan uitmaken .

Hoewel actinemoleculen bolvormige eiwitten zijn (dwz G-actine), zijn de actinemoleculen in microfilamenten gerangschikt om twee met elkaar verweven spiraalvormige ketens te vormen, die elk een proto-filament worden genoemd (Fig. 23-6) in deze polymere vorm, de eiwit heet F-actine. Microfilamenten zijn nauw verbonden met alle cellulaire activiteiten waarbij beweging betrokken is.

Dit wordt levendig aangetoond wanneer cellen worden behandeld met cytochalasine B. In aanwezigheid van deze stof dissociëren microfilamenten en het verlies van de microfilamenten gaat gepaard met verlies van bepaalde cellulaire functies. Enkele van de meest voorkomende processen die gevoelig zijn voor cytochalasine B zijn fagocytose, pinocytose en exocytose, cytokinese, cytoplasmatische stroming (in plantencellen), bewegingen van microvilli, cilia en flagella, bewegingen van het cytoskelet en natuurlijk spiercontractie.

Intermediaire filamenten:

Vijf verschillende klassen eiwitten omvatten de intermediaire filamenten van cellen en weefsels, dit zijn desmine in spiercellen (één type eiwit van MW 52.000), vimentine in mesenchymale cellen (één eiwit van MW 53.000), cytokeratines in epitheelcellen (meer dan een dozijn verschillende eiwitten met MW's variërend van 40.000 tot 70.000), neurofilamenteiwitten in zenuwcellen (drie eiwitten met MW's van 65.000, 105.000 en 135.000) en gliaal fibrillair zuur eiwit in astrocyten (één eiwit van MW 50.000).

Hoewel een dynamische rol voor de intermediaire filamenten niet kan worden uitgesloten, blijken ze in de meeste cellen een structurele rol te spelen. In epidermale en mesenchymale cellen vormen bijvoorbeeld bundels van intermediaire filamenten een mandachtig weefsel dat de kern omringt en nauw verbonden is met de nucleaire envelop bij de kernporiën.

Van daaruit lijken de filamenten uit te stralen naar de randen van de cellen, waar ze eindigen bij desmosomen. Vanwege hun nauwe associatie met de kernporiën kan een rol bij het mediëren van het transport van materialen tussen de kern en het cyotplasma niet worden uitgesloten.

In zenuwcellen zijn de lange assen van de intermediaire filamenten evenwijdig georiënteerd aan de lange assen van de cellen '8217 'lange uitsteeksels' (bijv. axonen en dendrieten) en men denkt dat ze deze processen een structureel raamwerk bieden.

Myosine (dikke) filamenten:

Gestreepte, gladde en hartspiercellen bevatten enorme aantallen cytoplasmatische filamenten die functioneren tijdens de samentrekking van deze cellen. De meeste van deze filamenten zijn microfilamenten (d.w.z. dunne filamenten die voornamelijk worden gevormd uit F-actine maar ook de eiwitten tropomyosine en troponine bevatten) en dikke filamenten (gevormd uit myosine).

De twee typen cytoplasmatische filamenten zijn in parallelle rijen gerangschikt en werken met elkaar samen via kruisbruggen die het mogelijk maken dat de filamenten langs elkaar glijden en een verkorting (d.w.z. samentrekking) van de cel bewerkstelligen. De samentrekking van dwarsgestreepte spiercellen verkort de spier, die vervolgens het skelet beweegt. Het is in dwarsgestreepte spiercellen dat het aantal filamenten het grootst is en hun geometrische verdeling het hoogst geordend.

Zoals te zien is in figuur 23.7, zijn er op gelijke afstanden rond elk dik filament zes dunne filamenten. Eenheden van enkele honderden dikke en dunne filamenten worden samengebundeld om myofibrillen te vormen, en elke cel bevat vele honderden myofibrillen.

Celdeling in dierlijke cellen omvat twee afzonderlijke mechanismen: mitose en cytoplasmatische splitsing, of cytokinese. In dierlijke cellen begint cytokinese tegen het einde van de anafase en wordt gekenmerkt door het verschijnen van een vernauwing rond de middellijn van de spil. De vernauwing verdiept zich naarmate het plasmamembraan naar binnen beweegt bij de splitsingsgroef. Materiaal dat zich op de middellijn van de spil verzamelt, wordt behoorlijk dicht en vormt een structuur die bekend staat als het middenlichaam (Fig. 23-8). Net voordat de naar binnen gevouwen randen van het plasmamembraan elkaar ontmoeten en samensmelten, verdwijnt het middenlichaam.

Het plooien of inknijpen van het plasmamembraan bij de splitsingsgroef doet denken aan de werking van een buidelkoord of aan een elastiekje dat zich om een ​​zacht voorwerp spannen. Het proces omvat duidelijk de werking van microfilamenten en deze worden in overvloed gezien in het gebied van de splitsingsgroef. De betrokkenheid van microfilamenten wordt ook ondersteund door de waarneming dat cytochalasine B het proces remt.

De aanwezigheid van een band van microfilamenten, de samentrekkende ring, net onder het plasmamembraan in het gebied van vernauwing, is te zien op de elektronenmicrofoto's van figuur 23-9. Hier worden Arbacia-zee-egeleieren waargenomen in verschillende stadia van splitsing. Voorafgaand aan het begin van de splitsing worden geen microfilamenten gezien in het gebied dat op het punt staat te vernauwen (Fig. 23-9a en 23-9d).

Zodra de splitsing echter begint, verschijnen er snel microfilamenten rond het vernauwingsgebied, waardoor de contractiele ring wordt gevormd (vergelijk de figuren 23-9d en 23-9e). Omdat de bundels microfilamenten in een cirkel zijn gerangschikt net onder de splitsingsgroef, lopen hun lange assen loodrecht op het vlak van de secties die te zien zijn in figuren 23-9b en 23-9e.

Als de splitsing is voltooid, vervagen de spilvezels en het middenlichaam en verdwijnen de samentrekkende ring en microfilamenten (Fig. 23-9c). De moleculaire basis van de vernauwing die kenmerkend is voor cytokinese in dierlijke cellen blijft onzeker, maar de duidelijke aanwezigheid van actine en de vermoedelijke aanwezigheid van myosine heeft geleid tot de speculatie dat het mechanisme het glijden van filamenten omvat, vergelijkbaar met die tijdens spiercontractie.

Plasma Membraan Beweging:

Intestinale epitheelcellen hebben duizenden kleine vingerachtige uitsteeksels, microvilli genaamd, die cyclisch korter worden en zich uitstrekken tot in het lumen van de darm. Deze actie vergemakkelijkt de opname van verteerd voedsel door het oppervlak van de cellen aanzienlijk te vergroten.

Microfilamenten in de darmmicrovilli worden samengebundeld om een ​​kern te vormen door de interactie van F-actine met de twee eiwitten villine en fimbrine. De microfilamentbundel loopt parallel aan de lengte van de microvillus en is verankerd aan het plasmamembraan aan de apicale tip van de microvillus.

In de microvilli lijkt geen myosine aanwezig te zijn. Aan de basis van de microvilli bevindt zich een ander microfilamentnetwerk dat het terminalweb wordt genoemd. Myosine is gelokaliseerd in het terminale web en de interactie daar met actine wordt verondersteld de microvilli te ondersteunen en misschien ook een samentrekkend mechanisme te creëren dat de microvilli in de cel laat zakken. Een tweede mogelijkheid is dat in de aanwezigheid van hoog Ca2+, villin kan werken om F-actine in korte fragmenten te splitsen. Dit zou ervoor zorgen dat de microvilli in de cel instorten in een mechanisme dat onafhankelijk is van myosine. Calmodulin is ook betrokken bij de regulatie van bewegingen van microvilli.

Amoeboïde beweging:

De voortbeweging van amoeben, slijmzwammen, witte bloedcellen en een aantal andere cellen omvat de vorming van pseudopodia - grote cytoplasmatische uitbreidingen van het hoofdlichaam van de cel en waarin het resterende cytoplasma vervolgens stroomt. De meeste amoeboïde cellen van meer dan één pseudopod tegelijk, maar voortdurende voortbeweging in één richting vereist de omkering van het proces in de niet-dominante pseudopodia.

In pseudopodia-vormende cellen is de buitenste rand van het cytoplasma, ectoplasma genaamd, zeer stroperig of gelachtig en is over het algemeen vrij van korrels en andere cytoplasmatische insluitsels. Het resterende cytoplasma, endoplasma genaamd, is meer vloeibaar of sol-achtig. Tijdens voortbeweging stroomt het vloeibare endoplasma naar voren in de voortschrijdende pseudopod, en wanneer het het voorste uiteinde van de pseudopod bereikt, stroomt het lateraal en wordt het omgezet in gel, waardoor nieuw ectoplasma wordt gevormd. Aan de achterkant van de bewegende cel, in een gebied dat de uroid wordt genoemd, soleert het ectoplasma, stroomt dieper de cel in en wordt endoplasma (Fig. 23-10).

Pogingen om amoeboïde beweging te verklaren hebben gedomineerd door twee verschillende opvattingen. Volgens de 'front-zone contraction'-theorie van R.D. Allen en anderen, ondergaat het endoplasma in het voorste gebied van een pseudopod contractie wanneer het wordt omgezet in ectoplasma. In feite trekt deze samentrekking het endoplasma naar voren en in de pseudopod. Een oudere visie ontwikkeld in de jaren 1920 door S.O. Mast en de theorie van 'contractie van de ectoplasmatische buis' genoemd, suggereert dat het ectoplasma naar de achterkant van de cel samentrekt en het endoplasma naar voren duwt.

Ongeacht de plaats van oorsprong van de kracht die ervoor zorgt dat het cytoplasma naar voren stroomt, overweldigend bewijs impliceert actine-microfilamenten in het proces. Het actinebindende medicijn cytochalasine B remt bijvoorbeeld de beweging van amoeboïden.

De aanwezigheid van myosinefilamenten in amoeboïde cellen is ook gemeld, evenals een ATPase die vergelijkbaar is met een ATPase waarvan bekend is dat het belangrijk is in de chemie van spiercontractie. Contracties van het ectoplasma van amoeboïde cellen kunnen worden geïnduceerd door ATP en Ca2+ aan de cellen toe te voegen. Hoewel niet volledig begrepen, lijkt amoeboïde beweging een actinmyosine contractiel systeem te gebruiken dat vergelijkbaar is met dat van spiercellen.

Een amoeboid-achtige maar veel langzamere vorm van voortbeweging wordt ook vertoond door bindweefselcellen van zoogdieren (d.w.z. fibroblasten) die in cultuur worden gekweekt. Terwijl een fibroblast over een oppervlak beweegt (bijv. de kweekschaal), vormt de cel continu bladachtige extensies, lamellipodia genaamd, en micro-spikes aan de voortschrijdende rand (Fig. 23-11 en 23-12). Sommige van de lamellipodia hechten zich aan het oppervlak (op ankerpunten die adhesieplaques worden genoemd) en andere vegen achterwaarts over het bovenoppervlak van de cel in een golfachtige beweging die oppervlakterimpeling wordt genoemd.

Elektronenmicroscopische studies onthullen dat de lamellipodia grote aantallen actine-microfilamenten bevatten, en net als echte amoeboïde beweging worden de bewegingen van fibroblasten geremd door cytochalasine B. Als de voorrand van de cel zich naar voren uitstrekt, wordt de achterrand naar buiten getrokken in lange terugtrekking vezels die uiteindelijk worden losgetrokken van hun bevestigingspunten aan het onderliggende oppervlak. De laatste actie kan kleine stukjes plasmamembraan en cytoplasma achterlaten.

Capping, membraanstroom en celbeweging:

Stoffen gebonden aan mobiele plasmamembraanreceptoren migreren lateraal binnen het membraan en worden vóór endocytose geconcentreerd in met clathrine beklede putjes. Tijdens endocytose worden deze receptoren en de liganden die ze hebben gebonden, samen met kleine stukjes van het plasmamembraan geïnternaliseerd. De receptoren worden uiteindelijk teruggebracht naar het plasmamembraan tijdens exocytose, wat ook het membraanoppervlak herstelt dat verloren is gegaan tijdens endocytose. In niet-beweeglijke cellen treden endocytose en exocytose op op plaatsen verspreid over een groot deel van het celoppervlak.

Veel membraaneiwitten vermijden internalisatie tijdens endocytose omdat hun diffusiesnelheid binnen het membraan hun concentratie in de beklede putjes uitsluit. Deze membraaneiwitten worden antilichamen tegen niet-cyclische membraaneiwitten genoemd, de eiwitten zijn verknoopt om grote aggregaten te vormen. Omdat de diffusiesnelheden van verknoopte eiwitten zo veel lager zijn dan de diffusiesnelheden van individuele eiwitten, kan het aggregaat worden geclusterd.

In beweeglijke cellen clusteren verknoopte eiwitten op een punt op het celoppervlak, een dop genoemd, en het proces wordt capping genoemd. Capping is een algemeen fenomeen dat wordt weergegeven door aggregaten in het plasmamembraan en is niet eigen aan bepaalde niet-beweeglijke eiwitten van niet-beweeglijke cellen, maar capping niet van verknoopte oppervlakte-eiwitten. Cytochalasine B en een ander medicijn genaamd colchicine voorkomen capping, wat suggereert dat membraanstroom de acties van microfilamenten (en misschien ook microtubuli) omvat.

Wanneer fibroblasten kunnen migreren over een substraat dat bezaaid is met kleine koolstofdeeltjes, worden de deeltjes gehecht aan het bovenoppervlak van uitgestrekte lamellipodia en worden ze langzaam naar achteren geveegd naar de achterrand van de cel. Dit houdt in dat het membraan als geheel naar achteren stroomt. Er is daarom gesuggereerd dat een bewegende fibroblast delen van het plasmamembraan internaliseert - aan de achterkant van de cel en dit membraan opnieuw inbrengt aan de voorrand van de cel (Fig. 23-13).

Dit zou een mechanisme verschaffen waarmee de cel zichzelf naar voren zou kunnen bewegen langs een substraat, want als de cel tijdelijke verbindingen vormt met het substraat aan het voorste uiteinde, zouden de krachten die ervoor zorgen dat het membraan naar achteren stroomt, de cel tegelijkertijd naar voren stuwen. De actie zou vergelijkbaar zijn met die van een tractor of tankbaan.


Het actine-cytoskelet is vereist voor het transport van de B-celantigeenreceptor naar de late endosomen

De B-cel-antigeenreceptor (BCR) speelt twee centrale rollen bij de activering van B-cellen: het internaliseren van antigenen voor verwerking en presentatie, en het initiëren van signaaltransductiecascades die zowel B-cellen bevorderen om de celcyclus binnen te gaan en antigeenverwerking te vergemakkelijken door het antigeentransport te versnellen. Een vroege gebeurtenis in B-celactivering is de associatie van BCR met het actine-cytoskelet en een toename van cellulair F-actine. Huidig ​​​​bewijs geeft aan dat de organisatie van actinefilamenten verandert als reactie op BCR-signalering, waardoor actinefilamenten goede kandidaten zijn voor regulatie van BCR-antigeentargeting. Hier hebben we de rol van actinefilamenten in BCR-gemedieerd antigeentransport geanalyseerd, met behulp van actinefilamentverstorende reagentia, cytochalasine D en latrunculine B, en een actinefilamentstabiliserend reagens, jasplakinolide. Verstoring van actinefilamenten, hetzij door ze te verstoren of te stabiliseren, blokkeerde de beweging van BCR van het plasmamembraan naar late endosomen/lysosomen. Cytochalasine D-behandeling verminderde de snelheid van internalisatie van BCR drastisch en blokkeerde de beweging van de BCR van vroege endosomen naar late endosomen/lysosomen, zonder de BCR-signalering te beïnvloeden. BCR-handel vereist dus functionele actinefilamenten voor zowel internalisatie als beweging naar late endosomen / lysosomen, waardoor kritische controlepunten worden gedefinieerd bij het richten op BCR-antigeen.


WERKING VAN CYTOCHALASINE D OP CELLEN VAN GEVESTIGDE LIJNEN

Cellen in kweek blootgesteld aan cytochalasine D (CD) ondergaan snel een langdurige tonische contractie. Samenvallend met deze contractuur worden de dunne microfilamenten van de cortex samengeperst tot viltachtige massa's. De gerafelde filamenten van deze massa's blijven actineachtig en binden zwaar meromyosine. Ze zijn niet verstoord of gedesaggregeerd, maar lijken eerder een samengetrokken toestand van het microfilamentapparaat van de celcortex te vertegenwoordigen. Bij voortdurende blootstelling aan CD kunnen er bundels van het myoideum verschijnen, die dikke, dichte filamenten bevatten en grotere spoelvormige of lintachtige, vermoedelijk myosinoïde aggregaten. Deze verschijnselen worden geïnterpreteerd als gevolgen van een toestand van hypercontractie zonder relaxatie veroorzaakt door CD. Ze komen niet voor in met CD behandelde cellen waarvan wordt voorkomen dat ze samentrekken door remmers van het energiemetabolisme, en zijn gemakkelijk omkeerbaar bij het stoppen van CD. Uitgebreide geordende arrays van dunne microfilamenten ontwikkelen zich in cellen die zich opnieuw uitstrekken tijdens vroeg herstel.


Een lichtmicroscoopstudie van de werking van cytochalasine B op de cellen en geïsoleerd cytoplasma van de Characeae

R. E. WILLIAMSON Een lichtmicroscoopstudie van de werking van cytochalasine B op de cellen en geïsoleerd cytoplasma van de Characeae. J Cell Science 1 mei 1972 10 (3): 811-819. doi: https://doi.org/10.1242/jcs.10.3.811

De omkeerbare remming van cytoplasmatische streaming in cellen van Nitella translucens door cytochalasine B gepaard ging met een toename van het aantal minivacuolen in het endoplasma. Fibrillen waarvan gedacht werd dat ze de stroming aanstuurden, waren nog steeds aanwezig in geremde cellen. In druppeltjes cytoplasma verkregen uit gesneden cellen van Chara Corralina, was het uiteindelijke aantal gevormde fibrillen niet gevoelig voor cytochalasine B, hoewel de beweeglijkheid van deze fibrillen dat in hoge mate was. De beweging van organellen in afwezigheid van zichtbare fibrillen en de rotatie van chloroplasten werden ook geremd. Het bewijs voor de betrokkenheid van het microfilamentsysteem bij cytoplasmatische streaming wordt besproken. De manier waarop dergelijke microfilamenten lijken te werken in characean-cellen verschilt van het meest waarschijnlijke mechanisme voor hun werking in andere cytochalasinegevoelige processen.

Email waarschuwingen

Geciteerd door

Winnaar JCS-prijs 2020: Tadayoshi Murakawa

Felicitaties aan Tadayoshi Murakawa, die de JCS-prijs 2020 won voor zijn paper getiteld "An autofagie-afhankelijk tubulair lysosomaal netwerk synchroniseert de afbraakactiviteit die nodig is voor spierremodellering". Lees meer over Tadayoshi en lees zijn winnende paper.

'FocalPlane-functies. ' webinar serie

We zijn verheugd om de nieuwe webinarreeks 'FocalPlane features&hellip' aan te kondigen. Behandel alle aspecten van microscopie en kom elke eerste dinsdag van de maand bij ons om over het laatste onderzoek te horen en daarna deel te nemen aan een virtuele netwerksessie met de spreker.

6 juli
Spreker: Eva Nogales

3 augustus
Spreker: Michael Dustin

Maak kennis met de JCS-editors

Hoewel persoonlijke ontmoetingen nog steeds in de wacht staan, praten we altijd graag over JCS en The Company of Biologists. Onze redacteuren zijn vrijwel natuurlijk de hele maand mei en juni op pad:

Celwetenschapper om naar te kijken - Liang Ge

Nu, in zijn vierde jaar dat hij zijn eigen lab runt, vertelt Liang Ge ons over zijn reis om PI te worden aan de Tsinghua University, bespreekt autofagie en UPS, en deelt het beste wetenschappelijke advies dat hij heeft gekregen.

Lees & Publiceer overeenkomst met EIFL

We zijn verheugd aan te kondigen dat onderzoekers in 30 ontwikkelingslanden en landen met een overgangseconomie kunnen profiteren van onmiddellijke en gratis Open Access-publicatie in Journal of Cell Science na een nieuwe overeenkomst met Electronic Information for Libraries (EIFL).

We hebben nu meer dan 200 instellingen in meer dan 20 landen en zes bibliotheekconsortia die deelnemen aan ons read & Publish-initiatief. Lees meer en bekijk de volledige lijst van deelnemende instellingen.


Structuur van cytochalasinen en cytochalasine B-bindingsplaatsen in menselijke erytrocytenmembranen

Artikelweergaven zijn de COUNTER-conforme som van full-text artikeldownloads sinds november 2008 (zowel PDF als HTML) bij alle instellingen en individuen. Deze statistieken worden regelmatig bijgewerkt om het gebruik in de aanloop naar de afgelopen dagen weer te geven.

Citaties zijn het aantal andere artikelen waarin dit artikel wordt geciteerd, berekend door Crossref en dagelijks bijgewerkt. Vind meer informatie over Crossref citatietellingen.

De Altmetric Attention Score is een kwantitatieve maat voor de aandacht die een onderzoeksartikel online heeft gekregen. Als u op het donutpictogram klikt, wordt een pagina op altmetric.com geladen met aanvullende details over de score en de aanwezigheid op sociale media voor het betreffende artikel. Vind meer informatie over de Altmetric Attention Score en hoe de score wordt berekend.

Opmerking: In plaats van een samenvatting is dit de eerste pagina van het artikel.


Cytochalasine B in celbeweging - Biologie

We willen graag weten via welk mechanisme bloemen zoals madeliefjes 's ochtends opengaan en 's avonds sluiten.

Dit heet Nyctinastie

Slaapbewegingen van veel soorten, bijv. sperziebonen (Phaseolus vulgaris), Klaver (Trifolium repens), Klaverzuring (Oxalis acetosella), zijdeboom (Albizzia julibrissin) en gevoelige mimosa (Mimosa pudica). Folders van nyctinastische planten nemen een verticale (dwz gesloten) positie in het donker in en keren bij verlichting terug naar horizontale oriëntatie. De sluitbeweging van de "slaapstand" kan zowel naar boven (bijv. klaver) als naar beneden (bijv. klaverzuring) zijn.

Deze bewegingen zijn geen groeibewegingen. Bijvoorbeeld in Mimosa en Albizzia de bewegingen omvatten veranderingen in de turgordruk in cellen van de pulvini op het punt van bevestiging van het blaadje aan de hoofdnerf en staan ​​duidelijk onder enige mate van fytochroomcontrole, aangezien ze worden geremd door blootstelling aan FR aan het einde van een lichte periode en dit effect kan worden teruggedraaid door R. Deze effecten van FR kunnen binnen 10 minuten worden waargenomen. Het is aangetoond dat de veranderingen in turgour verband houden met de verplaatsing van kaliumionen uit de cel en daardoor de osmotische eigenschappen beïnvloeden. Deze bewegingen worden gecontroleerd door een biologische klok waarbij licht niet alleen inwerkt op de ionenabsorberende mechanismen, maar ook indirect, door de klok opnieuw in te stellen.

sequoiazuring (Oxalis oregana) fotosynthese bij lichtniveaus van slechts 1/200ste van het volle zonlicht. Zonnevlekken dringen het bladerdak binnen en kunnen de kwetsbare soorten beschadigen. Er is slechts een vertraging van 10 seconden nadat zonlicht op de bladeren valt voordat ze naar beneden beginnen te vouwen, het vouwen is voltooid in ongeveer 6 minuten. Wanneer de schaduw terugkeert, is er een vertraging van 10 minuten voordat de bladeren terugkeren naar de horizontale positie. De gevoelige cellen in de gewrichten detecteren blauwe golflengten van licht.

Werknemers hebben verbindingen geïsoleerd en geïdentificeerd die de pulvini van planten zoals Mimosa activeren. Deze stoffen worden in de transpiratiestroom getransporteerd en hebben hun effect op de membranen van de pulvini. Er zijn verschillende werkzame stoffen geïsoleerd en deze hebben de namen "Turgorins" gekregen. Ze zijn actief bij zeer lage concentraties van 10 -5 tot 10 -7 M.

Salisbury en Ross "Plant Physiology" 1992 Wadsworth Publishing Co, Belmost USA

Wareing en Phillips "Groei en differentiatie in planten" 1981 Pergamon

Je legde het mechanisme uit achter de gevoelige bladkrul van mimosa in termen van verandering in turgordruk. Ik dacht dat het huidige denken was dat het contractiele eiwitten in het cytoskelet betrof.

De beweging van bladeren en blaadjes in de mimosa-familie wordt geregeld door een bladbewegend motororgaan, de pulvinus genaamd, dat zich aan de basis van de bladsteel bevindt. Veranderingen in osmotisch volume en turgor van de motorcellen in de pulvinus zijn het gevolg van de beweging van ionen (voornamelijk kalium en chloride) in en uit de cellen. Signalen die bladontplooiing veroorzaken, veroorzaken celkrimp in de bovenste (adaxiale, flexor) helft van de pulvinus en zwelling in de onderste (abaxiale, extensor) helft. Signalen die bladvouwen veroorzaken, veroorzaken de omgekeerde reacties. In beide celtypes worden kaliumionen passief afgegeven vanuit de krimpende cel in de apoplast. In beide celtypen resulteert de "krimpende signalering" ook in de vorming van 1,4,5-inositoltrifosfaat, dat een tweede boodschapper is in de fosfoinositide (PI) celsignaleringscascade. Calciumionen kunnen ook een rol spelen bij deze regulering, maar het huidige bewijs is verder onduidelijk.

Kameyama et al. in 2000 (Nature 407:37) suggereerde dat de turgorveranderingen nog steeds plaatsvinden, maar dat het moleculaire proces van buigen te wijten kan zijn aan verminderde actine-tyrosine-fosforylering in de pulvinus. Ook remmers van het cytoskelet zoals cytochalasine B en phalloidin verhinderen deze bewegingen. Hetzelfde proces kan worden geassocieerd met stomatale bewegingen.

Actine is een eiwit dat filamenten kan vormen die (in combinatie met andere eiwitten) kunnen samentrekken. Als zodanig is het een belangrijk element van het cytoskelet van zowel spier- als niet-spiercellen, en speelt het ook een cruciale rol in celmorfologie, motiliteit en cytokinese. In plantencellen is het actine-cytoskelet ook betrokken bij verschillende verschijnselen zoals celgroei, mitose en cytoplasmatische streaming. Studies (Fleurat-Lessard et al., 1988) met remmers (cytochalasine B en phalloidin) die de vorming van actinefilamenten beïnvloeden, voorkomen ook de buigbeweging van Mimosa-bladeren, wat suggereert dat actinefilamenten erbij betrokken zijn (naast de verandering in turgordruk). In het meest recente rapport (Yamashiro et al. juni 2001) is een eiwit van Mimosa geïsoleerd dat actinefilamenten doorsnijdt (interessant genoeg is dit calciumionafhankelijk) en dit kan betrokken zijn bij de regulatie van actine/cytoskelet.

Dus, met het beste bewijs gebaseerd op onderzoeken naar remmers (in 1988), is de betrokkenheid van actine bij bladbeweging, hoewel zeer goed mogelijk, verre van bewezen.

Mimosa pudica sluit zijn blaadjes in de "opwaartse" richting, maar de bladsteel van het hele blad zal in de "neerwaartse" richting bewegen. Hoe kunnen we dit verklaren?

Wetenschappers begrijpen het mechanisme achter deze thigmonastic (beweging als reactie op tactiele stimuli) of andere plantbewegingen (bijvoorbeeld nyctynastie: bewegingsreactie op dagelijks licht en temperatuurveranderingen) nog niet volledig.

Verlies van turgordruk treedt op voorafgaand aan de plantbeweging, maar dit wordt niet als de oorzaak beschouwd. Wat gebeurt er op een meer gedetailleerd niveau? In huidmondjes moduleert turgordruk het openen en sluiten via een proces dat veranderingen in de actine- en microtubuli-organisatie met zich meebrengt. De bijdrage van deze contractiele eiwitten in het cytoplasma aan beweging is waargenomen in M.pudica motorcellen door elektronenmicroscopie. Na thigmonastie werd gezien dat deze actinekabels het actine-cytoskelet losmaakten. Men denkt dat dit leidt tot een verlies van turgordruk. Studies met actineremmers (cytochalasine B en phalloidin) hebben aangetoond dat ze nyctinastie voorkomen, terwijl vergelijkbare studies met microtubuli-remmers (colchicine en vinblastine) suggereren dat ze niet betrokken zijn bij M.pudica.

Onderzoeken met remmers geven aan dat de stabiliteit van actinefilamenten kan worden gereguleerd door fosforylering van de tyrosinegroepen op het actine en een actine-modulerend eiwit (een lid van de gelsoline-superfamilie) geïsoleerd uit M.pudica het is aangetoond dat het actinefilamenten op een Ca2+-afhankelijke manier doorsnijdt. Het is bekend dat de Ca2+-concentratie tijdens de nacht toeneemt.

Dit is een korte samenvatting van wat nastische plantenbeweging kan inhouden, maar wat betreft de kwestie van het verklaren van de verschillen tussen bladsteel en blaadjes, ik vermoed dat dezelfde processen in beide bewegingen voorkomen, maar de oriëntatie wordt bepaald door andere factoren, waarschijnlijk vergelijkbaar met, of dezelfde die een plant vertellen welke kant 'omhoog' is.


Bradley, M.O., 1973: Microfilamenten en cytoplasmatische streaming: remming van streaming met cytochalasine. J. Cel Wetenschap.12, 327–343.

Cande, W.Z., Goldsmith, M.H., Ray, P.M., 1973: Polair auxinetransport en door auxine geïnduceerde verlenging in afwezigheid van cytoplasmatische stroming. Planta111, 279–296.

Chen, J.C.W., 1973: waarnemingen van protoplasmatisch gedrag en beweeglijke protoplasmatische fibrillen in met cytochalasine B behandeldeNitella rhizoïde. protoplasma77, 427–435.

Hepler, P.K., Palevitz, B.A., 1974: Microtubuli en microfilamenten. Ann. Rev. Plantenfysiol.25, 309–362.

Mascarenhas, J.P., la Fountain, J.R., 1972: Protoplasmatische stroming, cytochalasine B en groei van de pollenbuis. Weefsel en cel4, 11–14.

Maupin-Szamier, I.P., Pollard, T.D., 1978: vernietiging van actinefilamenten door osmiumtetroxide. J. Cell Biol.77, 837–852.

Nagai, R., Kamiya, N., 1977: Differentiële behandeling vanChara cellen met cytochalasine B met specifieke verwijzing naar het effect ervan op cytoplasmatische streaming. Uitv. Cel res.108, 231–237.

O'Brien, T.P., McCully, M.E., 1970: Cytoplasmatische vezels geassocieerd met stromende en saltatorische deeltjesbeweging inHeracleum mantegazzianum. Planta94, 91–94.

Pollard, T.D., 1975: Functionele implicaties van de biochemische en structurele eigenschappen van cytoplasmatische contractiele eiwitten. In: Moleculen en celbeweging (Inoué, S., Stephens, R.E., red.), pp. 259-286. New York: Raven Press.

—, Maupin-Szamier, I.P., 1978: Elektronenmicroscopie van cytoplasmatische contractiele eiwitten. 9e Internationale Congres over Elektronenmicroscopie, Vol. III, blz. 606-614. Toronto: Microscopische Vereniging van Canada.

Seagull, R. W., Heath, I. B. , 1979: The effects of tannic acid on thein vivo preservation of microfilaments. European J. Cell Biol.20, 184–188.

— —, 1980: The organization of cortical microtubule arrays in the radish root hair. Protoplasma103, 205–229.

Wessells, N. K., Spooner, B. S., Ash, J. F., Bradley, M. D., Luduena, M. A., Taylor, E. L., Wrenn, J. T., Yaniada, K. M. , 1971: Microfilaments in cellular and developmental processes. Wetenschap171, 135–143.

Williamson, R. E. , 1972: A light microscope study of the action of cytochalasin B on the cells and isolated cytoplasm ofCharaceae. J. Cel Wetenschap.10, 811–819.

—, 1975: Cytoplasmic streaming inChara: a cell model activated by ATP and inhibited by cytochalasin B. J. Cell Sci.17, 655–668.


Inhibition of glucose transport in the human erythrocyte by cytochalasin B

Artikelweergaven zijn de COUNTER-conforme som van full-text artikeldownloads sinds november 2008 (zowel PDF als HTML) bij alle instellingen en individuen. Deze statistieken worden regelmatig bijgewerkt om het gebruik in de aanloop naar de afgelopen dagen weer te geven.

Citaties zijn het aantal andere artikelen waarin dit artikel wordt geciteerd, berekend door Crossref en dagelijks bijgewerkt. Vind meer informatie over Crossref citatietellingen.

De Altmetric Attention Score is een kwantitatieve maat voor de aandacht die een onderzoeksartikel online heeft gekregen. Als u op het donutpictogram klikt, wordt een pagina op altmetric.com geladen met aanvullende details over de score en de aanwezigheid op sociale media voor het betreffende artikel. Vind meer informatie over de Altmetric Attention Score en hoe de score wordt berekend.

Opmerking: In plaats van een samenvatting is dit de eerste pagina van het artikel.


Bekijk de video: THE CYTOSKELETON - MICROTUBULES, INTERMEDIATE FILAMENTS, MICROFILAMENTS (November 2021).