Фибриллогенез - Fibrillogenesis

Фибриллогенез это развитие прекрасного фибриллы обычно присутствует в коллаген волокна соединительная ткань. Это получено из Греческий фибрилло (имеется в виду фибриллы или относящиеся к фибриллам) и генезис (создавать, процесс, посредством которого что-то создается).

Сборка коллаген фибриллы, фибриллогенез, по-видимому, представляет собой процесс самосборки, хотя есть много предположений о специфике механизма, посредством которого организм производит фибриллы коллагена.[1] В организме фибриллы коллагена состоят из нескольких типов коллагена, а также макромолекул. Коллаген I типа является наиболее многочисленной структурной макромолекулой в теле позвоночного, а также представляет собой наиболее распространенный коллаген, обнаруженный в различных фибриллах коллагена.[2] Существуют огромные различия в типах фибрилл коллагена, существующих в организме. Например, фибриллы внутри сухожилия различаются по ширине и сгруппированы в агрегаты, которые образуют пучки фибрилл, которые сопротивляются силам натяжения в пределах одного измерения. Точно так же фибриллы, которые образуют полупрозрачный стромальный матрикс роговицы, образуют ортогональные листы и выдерживают силу тяги в двух измерениях. Предполагается, что эти две структурно разные фибриллы коллагена образованы из одних и тех же молекул, причем коллаген I типа является первичным коллагеном, обнаруженным в обеих структурах.[2]

Синтез

Нет никаких конкретных доказательств или согласия относительно точных механизмов фибриллогенеза, однако многочисленные гипотезы, основанные на первичных исследованиях, выдвигают различные механизмы для рассмотрения. Фибриллогенез коллагена происходит в плазматической мембране во время эмбрионального развития. Коллаген в организме имеет температуру денатурации между 32-40 градусами Цельсия, физиологическая температура также попадает в этот диапазон и, таким образом, представляет собой серьезную проблему.[3] Неизвестно, как коллаген выживает в тканях, чтобы поддаться образованию коллагеновых фибрилл. Постулируемое решение проблемы денатурации заключается в том, что вновь образованный коллаген сохраняется в вакуолях. Вакуоли хранения также содержат молекулярные агрегаты, которые обеспечивают необходимую термическую стабильность, чтобы позволить фибриллогенезу происходить в организме.[3] В организме фибриллярные коллагены имеют более 50 известных партнеров по связыванию.[1] Клетка отвечает за множество партнеров по связыванию за счет локализации процесса фибриллогенеза на плазматической мембране, чтобы поддерживать контроль над тем, какие молекулы связываются друг с другом, и дополнительно обеспечивать как разнообразие фибрилл, так и сборки определенных фибрилл коллагена в разных тканях. [1] Кадер, Хилл и Канти-Ларид опубликовали правдоподобный механизм образования фибрилл коллагена. Фибронектин гликопротеин, который связывается с рецепторными белками, известными как интегрины внутри цитоскелета играет ключевую роль в предполагаемом методе фибриллогенеза. Взаимодействие между фибронектином и рецептором интегрина вызывает изменение конформации фибронектина. Дополнительные рецепторы связываются с фибронектином, обеспечивая коллаген I типа, проколлаген I и коллаген V. Эти молекулы взаимодействуют с фибронектином, способствуя образованию фибрилл на поверхности клетки.[1]

Регулирование

На основе исследований с использованием мышей и исследований Синдромы Элерса-Данлоса (EDS), который характеризуется гипермобильностью суставов и высоким уровнем дряблости кожи, исследователь обнаружил, что тенасцин X уровни экспрессии коррелировали с количеством присутствующих фибрилл коллагена. У людей тенасцин X связан с EDS. В ходе своих исследований исследователи опровергли первоначальную гипотезу о том, что тенасцин X вмешивается в фибриллогенез коллагена, и предположили, что он действует скорее как регулятор фибриллогенеза коллагена. Данные показывают, что тенасцин является регулятором расстояния между фибриллами коллагена. Тесты in vitro дают доказательства того, что тенасцин X ускоряет образование фибрилл коллагена посредством аддитивного механизма, когда присутствует коллаген VI.[1] В лабораторных исследованиях было показано, что помимо тенасцина X, несколько белков, гликоконъюгатов и малых молекул влияют не только на скорость фибриллогенеза коллагена, но и на структуру коллагеновых фибрилл, а также на их размер.

Тесты на мутность

Фибриллогенез можно проанализировать с помощью тестов на мутность.[4] Мутность является способом измерения мутности, непрозрачности или непрозрачности образца, а также может использоваться для проверки светорассеивающих свойств указанного образца. Тест на мутность на фибриллогенез начнется с образца коллагена. тройные спирали, который будет иметь низкий уровень мутности. После завершения фибриллогенеза тройные спирали будет сформирован фибриллы. Образец фибриллы будет иметь высокий уровень мутности по сравнению с образцом тройные спирали. По мере того как происходит фибриллогенез, со временем изменяются светорассеивающие свойства образца, которые можно измерить с помощью спектрофотометр. Длина волны обычно используется для измерения фибриллогенеза с помощью спектрофотометр колеблется от 310 до 313 нм. Мутность тесты сделаны на коллаген I типа тройные спирали отобразит сигмоидальная кривая при нанесении на график.[4] В сигмоидальная кривая делится на три этапа; лаг-фаза, фаза роста и фаза плато.[5]

Клиническое значение

Лучшее понимание механизмов фибриллогенеза коллагена, а также понимание регуляторов этого процесса позволит лучше понять заболевания, которые влияют на формирование и сборку коллагеновых фибрилл, таких как Синдромы Элерса-Данлоса (ЭЦП). В более широком спектре понимание процессов, лежащих в основе фибриллогенеза, позволит добиться больших успехов в области регенеративной медицины. Более глубокое понимание приведет к потенциальному будущему, в котором органы и ткани, поврежденные в результате травмы, можно будет регенерировать, используя основу фибриллогенеза коллагена.

Рекомендации

  1. ^ а б c d е Кадер, Карл (2008). «Фибриллогенез коллагена: фибронектин, интегрины и минорные коллагены как организаторы и нуклеаторы». Текущее мнение в области клеточной биологии. 20 (5–24): 495–501. Дои:10.1016 / j.ceb.2008.06.008. ЧВК  2577133. PMID  18640274.
  2. ^ а б Хансен, Уве; Питер Брукнер (июль 2003 г.). «Макромолекулярная специфичность фибриллогенеза коллагена». Журнал биологической химии. 278 (39): 37352–37359. Дои:10.1074 / jbc.M304325200. PMID  12869566.
  3. ^ а б Trelstad, Роберт; Кимико Хаяси; Джером Гросс (19 июля 1976 г.). «Коллагеновый фибриллогенез: промежуточные агрегаты и надфибриллярный порядок». Труды Национальной академии наук. 73 (11): 4027–4031. Bibcode:1976PNAS ... 73.4027T. Дои:10.1073 / пнас.73.11.4027. ЧВК  431312. PMID  1069288.
  4. ^ а б Хансен, Уве; Брукнер, Питер (26 сентября 2003 г.). «Макромолекулярная специфичность фибриллогенеза коллагена. ФИБРИЛЫ КОЛЛАГЕНОВ I И XI СОДЕРЖАТ ГЕТЕРОТИПИЧЕСКОЕ СПЛАВЛЕННОЕ ЯДРО И ОБОЛОЧКА КОЛЛАГЕНА I.». Журнал биологической химии. 278 (39): 37352–37359. Дои:10.1074 / jbc.M304325200. ISSN  0021-9258. PMID  12869566.
  5. ^ Kadler, Karl E .; Холмс, Дэвид Ф .; Троттер, Джон А .; Чепмен, Джон А. (1996-05-15). «Образование фибрилл коллагена». Биохимический журнал. 316 (1): 1–11. Дои:10.1042 / bj3160001. ISSN  0264-6021. ЧВК  1217307. PMID  8645190.