Формирование колпачка

Когда молекулы на поверхности подвижной эукариотической клетки сшиваются , они перемещаются к одному концу клетки, образуя «колпачок». Это явление, процесс которого называется образованием колпачка , было обнаружено в 1971 году на лимфоцитах ^[1] и является свойством амеб и всех локомоторных животных клеток, за исключением сперматозоидов. Сшивание проще всего осуществить с помощью поливалентного антитела к поверхностному антигену на клетке. Образование колпачка можно визуализировать, прикрепив к антителу флуорофор , например флуоресцеин .

1. Антитело связывается с клеткой. Если антитело не образует поперечных связей (например, фрагмент антитела Fab ), связанное антитело равномерно распределено. Это можно сделать при 0 °C, комнатной температуре или 37 °C.
2. Если антитело сшивается и связывается с клетками при 0 °C, распределение антител имеет пятнистый вид. Эти «пятна» представляют собой двумерные осадки комплекса антиген-антитело и вполне аналогичны трехмерным осадкам, которые образуются в растворе.
3. Если клетки с патчами нагреваются, патчи перемещаются к одному концу клетки, образуя колпачок. В лимфоцитах этот процесс колпачка занимает около 5 минут. Если проводить его на клетках, прикрепленных к субстрату, колпачок формируется в задней части движущейся клетки.

Кэппинг происходит только на подвижных клетках и, следовательно, считается, что он отражает внутреннее свойство движения клеток. Это энергозависимый процесс, и в лимфоцитах он частично ингибируется цитохалазином B (который разрушает микрофиламенты ), но не подвержен влиянию колхицина (который разрушает микротрубочки ). Однако сочетание этих препаратов устраняет кэппинг. Ключевой особенностью кэппинга является то, что кэппингуют только те молекулы, которые сшиты: Другие — нет.

Образование колпачка теперь рассматривается как тесно связанное с экспериментами Аберкромби с углеродными частицами . ^[2] В этом случае ползающие фибробласты содержались в среде, содержащей мелкие (размером ~1 микрометр) углеродные частицы. Иногда эти частицы прикреплялись к переднему переднему краю этих клеток: Когда они это делали, наблюдалось, что частицы двигались назад по дорсальной поверхности клетки. Они делали это примерно по прямой линии, при этом частица изначально оставалась неподвижной по отношению к субстрату. Клетка, казалось, просачивалась вперед под частицей. Ввиду того, что мы знаем о колпачке, это явление теперь интерпретируется следующим образом: частица предположительно прилипает ко многим поверхностным молекулам, сшивая их и образуя заплатку. Как и при колпачке, частица движется к задней части клетки.

Аберкромби считал, что частица углерода является маркером на поверхности клетки, и ее поведение отражает то, что делает поверхность. Это привело его к предположению, что по мере движения клетки мембрана из внутренних запасов добавляется спереди клетки, позволяя клетке вытягиваться вперед, и извлекается по направлению к задней части клетки. Этот процесс экзоцитоза спереди клетки и эндоцитоза в другом месте был модифицирован Бретшером . ^{[3] [4] [5]} Он и Хопкинс ^[6] показали, что специфическая мембрана, эндоцитированная покрытыми ямками на подвижных клетках, возвращается экзоцитозом на поверхность клетки на переднем крае. Пространственное различие между участками экзоцитоза (спереди) и эндоцитоза (везде на поверхности) приводит к потоку матрицы плазматической мембраны — липидов — спереди назад. Крупные объекты, такие как пятна, будут унесены этим потоком, тогда как не сшитые малые молекулы смогут диффундировать броуновским движением против потока и таким образом избежать уноса назад. Отсюда, в этой теории, необходимость в сшивании. Бретшер предположил, что в неподвижных клетках экзоцитоз является случайным — и, следовательно, это главное различие между подвижными и неподвижными клетками.

Альтернативная точка зрения заключается в том, что патчи перемещаются в заднюю часть клетки путем прямого прикрепления к актиновому цитоскелету. ^[7] Молекулярный механизм того, как это может быть достигнуто, неясен, поскольку, когда гликолипиды или GPI-связанные белки (во внешнем монослое поверхностного бислоя клетки) сшиваются, они колпачком, как и любой поверхностный белок. Поскольку эти молекулы сами по себе не могут напрямую взаимодействовать с цитоплазматическим актиновым цитоскелетом, эта схема кажется маловероятной.

Третья схема, предложенная де Петрисом ^[8], предполагает, что подвижная клетка непрерывно сгребает свою поверхность спереди назад: любые агрегаты (но не несшитые молекулы), попавшие в зубцы граблей, перемещаются в заднюю часть клетки. В этой схеме природа зубцов граблей не указана, но это могут быть, например, поверхностные интегрины , которые часто действуют как ножки клетки, прикрепляя ее к субстрату. Сила, необходимая для сгребания поверхности, может быть обеспечена актиновым цитоскелетом.

Четвертая схема, предложенная Хьюиттом ^[9], предполагает, что на поверхности подвижных клеток имеются направленные назад волны: участки, а не отдельные молекулы, вовлекаются в эти волны и, таким образом, перемещаются в заднюю часть клетки.