Celulární dewetting - Cellular dewetting

Sekvence snímků buněčného odvlhčení
Obrázek 1. Snímkové snímky pořízené z videa ukazující nukleaci a růst TEM v endotelové buňce intoxikované C3 exoenzymem z Clostridium botulinum po dobu 24 hodin, Bar = 10 μm. Dynamika viz Video .

Buněčné odvlhčování se týká procesu nukleace a zvětšení tunelů makroapertury transendoteliálních buněk (TEM) v endoteliálních buňkách (obrázek 1). Tento jev je analogický s nukleací a růstem suchých skvrn ve viskózních kapalinách šířících se na nezmáčitelném substrátu (obrázek 2). Odvlhčování buněk spouští několik proteinových toxinů z patogenních bakterií , zejména faktory podobné EDINům ze Staphylococcus aureus a Clostridium botulinum , stejně jako toxin otoků z Bacillus anthracis . TEM se tvoří v reakci na prasknutí fyzických spojení cytoskeletu cytoplazmou v důsledku inhibice dráhy RhoA / ROCK nebo indukce toku široké signální molekuly cyklického-AMP ( cAMP ) .

Fyzika za buněčným odvlhčováním

Diagram ilustrující analogii mezi kapalným a buněčným odvlhčováním.
Obrázek 2. Analogie mezi kapalinovým a buněčným odvlhčováním.

Fenomén buněčného odvlhčování lze interpretovat fyzikálním modelováním (obrázek 2). Hnací síla odpovídá za spontánní tvorbu TEM tunelů a jejich otevření je membrána napětí , která je výsledkem rozšiřování buněk v důsledku actomyosin relaxace. Na rozdíl od kapalného odvlhčování dosahují TEM maximálního průměru, při kterém je hnací síla vyvážena odporovou silou, která se vyvíjí podél okrajů TEM (obrázek 2). Tato odporová síla se označuje jako síťové napětí a na molekulární úrovni není charakterizována.

Fyzikální parametry

Hnací síly táhnoucí se po tunelu o poloměru R , jak je znázorněno na obrázku 2. Tahání je zde způsobeno napnutím buněčné membrány (σ), které je částečně potlačeno liniovým napětím kolem tunelu ( T ). Za těchto podmínek se čistá hnací síla ( F D ) skládá ze dvou příspěvků:

Odvlhčování pokračuje, pokud F D > 0.

Membránová napětí ( σ ) závisí na poloměru tunelu R . Zvětšení tunelu uvolní membránu , což způsobí pokles napětí v membráně, jak popisuje Helfrichův zákon .

Napětí vedení ( T ) odpovídá odporové síle podél okraje tunelu, která působí proti napnutí membrány a omezuje odvodnění. Toto napětí linie může mít fyzické a molekulární složky.

Reference

  1. ^ Lemichez, E. (2012). "Dynamika transcelulárního tunelu: Řízení buněčného odvlhčování kontraktilitou aktomyosinu a proteiny I-BAR". Biologie buňky . 105 (3): 109–117. doi : 10.1111 / boc.201200063 . PMID  23189935 .
  2. ^ De Gennes, P.-G. (2004). Fenomény kapilárnosti a zvlhčování . New York: Springer. ISBN 978-0387005928.
  3. ^ Boyer, L. (2006). "Indukce přechodných makroapertur v endoteliálních buňkách prostřednictvím inhibice RhoA faktory Staphylococcus aureus" . Journal of Cell Biology . 173 (5): 809–819. doi : 10,1083 / jcb.200509009 . PMC  2063895 . PMID  16754962 .
  4. ^ a b Maddugoda, MP (2011). „Signalizace cAMP toxinem edému antraxu indukuje tunely transendoteliálních buněk, které jsou znovu utěsněny MIM prostřednictvím polymerace aktinu řízené Arp2 / 3“ . Mobilní hostitel a mikrob . 10 (5): 464–474. doi : 10.1016 / j.chom.2011.09.014 . PMID  22100162 .
  5. ^ Cai, Y. (2010). „Cytoskeletální koherence vyžaduje kontraktilitu myosinu-IIA“ . Journal of Cell Science . 123 (3): 413–423. doi : 10,1242 / jcs.058297 . PMC  2816186 . PMID  20067993 .
  6. ^ Gonzalez-Rodriguez, D. (2012). "Buněčné odvlhčení: otevření makroapertur v endotelových buňkách" . Dopisy o fyzické kontrole . 108 (21): 218105. doi : 10,1103 / PhysRevLett.108.218105 . PMID  23003307 .