Bilgi

Dictyostelium discoideum'un hücre agregasyonu sürecinde kalp pili hücreleri ne zaman ve nasıl gelişir?

Dictyostelium discoideum'un hücre agregasyonu sürecinde kalp pili hücreleri ne zaman ve nasıl gelişir?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Tang & Othmer'in uzaydaki salınımlar ve dalgalar hakkında bir makalesini okuyordum. Dictyostelium discoideum. Bir kişinin yaşam döngüsündeki açlık dönemi gibi belirli koşullar altında Dictyostelium discoideum topluluk, hücresel kümelenme sürecinde kendilerini çok hücreli bir organizmaya evrimleştirirler. hakkında okudum kalp pili periyodik olarak ileten bu bireyler arasındaki hücreler kamp ve diğer hücreleri kendilerine doğru çeker.

Merak ediyordum: Bu Kalp Pili hücreleri ne zaman ve nasıl "normal" bir hücreden cAMP salgılayan bir kalp pili hücresine dönüşüyor?

Referanslar, bağlantılar veya cevaplar benim için çok yardımcı olacaktır.


Gelişim yolundaki hücrelerin senkronizasyonunun bozulması, süreç boyunca cAMP'nin spiral dalgalarının oluşumunu tetikler. Dictyostelium toplama

cAMP'nin eşmerkezli (hedef) dalgalarının oluşumunu açıklamak nispeten kolaydır. Dictyostelium discoideum Açlıktan sonra kümelenme, spiral dalgaların kökeni belirsizliğini koruyor. CAMP'nin spiral dalgalarının kendiliğinden oluşumu için fizyolojik olarak makul bir mekanizma araştırıyoruz. D. diskoideum. Senaryo, açlıktan sonraki saatlerde gözlenen adenilat siklaz ve fosfodiesteraz gibi enzimlerin aktivitesindeki sürekli değişikliklerle ilişkili gelişimsel yola dayanır. Bu değişiklikler hücreleri art arda uyarılabilir olmayan bir durumdan uyarılabilir bir duruma getirir ve burada eşik üstü cAMP darbelerini aktarır ve ardından sistem uyarılabilir bir duruma dönmeden önce cAMP'nin otonom salınımlarına geçer. Alıcı duyarsızlaştırmaya dayalı cAMP sinyali için bir modeli analiz ederek, bu gelişim yolundaki hücrelerin senkronizasyonunun bozulmasının, tam gelişmiş cAMP spirallerinin oluşumunu tetiklediğini gösterdik. Röle-röle-salınım-röle gibi dinamik geçişler dizisine karşılık gelmeyen gelişim yolları daha az yeteneklidir veya spirallerin oluşumuna yol açamaz.

toplanması Dictyostelium discoideum Açlıktan sonra amip, supraselüler düzeyde uzaysal-zamansal patern oluşumunun en iyi örneklerinden birini sağlar. Yaşam döngüsünün tek hücreli aşamasından çok hücreli aşamasına bu geçiş, kümelenme merkezleri tarafından periyodik bir şekilde yayılan döngüsel AMP (cAMP) sinyallerine verilen kemotaktik yanıtla gerçekleşir (1𠄳). Amipler, çevrelerinde bulunan bir merkez tarafından periyodik olarak yayılan sinyalleri iletebilir. Periyodik sinyallere verilen bu uyarılabilir tepki, boyutları 1 cm'ye kadar ulaşabilen bölgeler üzerindeki kümelenmenin dalga benzeri doğasını açıklar: her kümelenme bölgesi içinde, amipler 5 ila 10 dakikalık bir periyodiklik ile eşmerkezli veya spiral dalgalar halinde bir merkeze doğru hareket eder. (4𠄶). Hücresel hareket dalgaları, cAMP (7) dalgaları ile bağıntılıdır, ikincisi, Belousov'un Zhabotinsky reaksiyonu (8) gibi salınımlı kimyasal sistemlerde gözlemlenen dalgalara çarpıcı bir benzerlik sunar.

Martiel ve Goldbeter (9, 10) tarafından önerilen reseptör duyarsızlaştırmasına dayalı cAMP rölesi ve salınımlar için bir model kullanan bilgisayar simülasyonları tarafından gösterildiği gibi, eşmerkezli dalgalar, ortasında periyodik cAMP darbeleri üreten bir kalp pilinin varlığı varsayılarak kolayca açıklanabilir. uyarılabilir hücrelerden oluşan bir alan. Kendiliğinden oluşan cAMP spiral dalgalarının kökenini açıklamak çok daha zordur. Spiraller elde etmek için yaygın bir hile, aynı zamanda diktostelyum (11�), ortam uyarılabilir olduğu için eşmerkezli veya düzlemsel dalgaları kırmaktır, kırık dalganın uçlarında spiraller gelişir. Daha yakın zamanlarda, Pálsson ve Cox (15), bir dalganın geçişinden sonra rastgele cAMP darbelerinin oluşumunun spirallerin oluşumuna yol açabileceğini göstermek için yukarıda bahsedilen modeli (9) kullanmışlardır. Levine et al. (16) ayrıca cAMP üretimi ve hücre hareketini içeren bir hibrit modelde cAMP darbelerinin rastgele oluşumunu da göz önünde bulundurmuş ve sistemin uyarılabilirliği üzerinde cAMP sinyalleri tarafından uygulanan geri besleme tarafından spirallerin gelişiminin desteklendiğini göstermiştir. Kemotaksiye bağlı hücre yoğunluğu varyasyonunun dahil edilmesinin de bir kalp pili varlığında kendiliğinden spiral dalga oluşumunu desteklediği gösterilmiştir (17).

Burada, cAMP'nin spiral dalgalarının başlangıcı için, yalnızca hücresel özelliklere dayanan fizyolojik olarak makul bir senaryo öneriyoruz. D. diskoideum toplama. cAMP sinyalizasyon sisteminin ontogenezini, bu sistemi uyarılabilir olmayan bir durumdan röle özelliğini gösterdiği bir duruma ve böyle bir uyarılabilir durumdan art arda getiren gelişimsel yolda (18, 19) gelişmesine izin vererek hesaba katıyoruz. sistem tekrar uyarılabilir hale gelmeden önce, cAMP'nin sürekli salınımlarının etki alanına durumu. Farklı dinamik davranış modları arasındaki geçişler, açlıktan sonraki saatlerde adenilat siklaz ve fosfodiesteraz aktivitesi gibi biyokimyasal parametrelerdeki sürekli değişikliklerle sağlanır. Sonuçlarımız, cAMP'nin spiral dalgalarının, doğal olarak, gelişim yolundaki hücrelerin senkronizasyonundan kaynaklandığını göstermektedir.

Reseptör Duyarsızlaştırmasına Dayalı cAMP Sinyalleme Modeli

cAMP salınımları modelinde diktostelyum cAMP reseptörünün (9, 10) tersine çevrilebilir duyarsızlaşmasına dayalı olarak, hücre dışı cAMP, biri aktif (R) ve diğeri duyarsızlaştırılmış (D) olmak üzere iki durumda (20) bulunan reseptöre bağlanır. Sadece R durumundaki reseptör ile cAMP tarafından oluşturulan kompleks, cAMP sentezleyen enzim olan adenilat siklazı aktive edebilir. Pozitif bir geri besleme döngüsü, hücre içi cAMP'nin, cAMP reseptörüne bağlandığı ve fosfodiesteraz tarafından hidrolize edildiği hücre dışı ortama taşınmasından kaynaklanır. Bu model, 5 ila 10 dakikalık bir periyodiklik (21) ile cAMP sinyalinin salınımlı sentezini ve reseptörün fosforile edilmiş (D) ve fosforile edilmiş (R) durumları (22) arasında eşlik eden periyodik değişimini açıklar. Model, iki cAMP tepe noktası arasındaki aralığın ve dolayısıyla salınımların periyodunun öncelikle cAMP reseptörünün yeniden duyarlı hale getirilmesi için gereken süre tarafından belirlendiğini tahmin eder.

cAMP sinyalleme modeli, aktif cAMP reseptörünün (ρ) toplam fraksiyonunun zaman gelişimini veren aşağıdaki üç diferansiyel denklem sistemi tarafından yönetilir.T) ve hücre içi (β) ve hücre dışı (γ) cAMP (9) normalleştirilmiş konsantrasyonları:

Tyson ve Murray (11) tarafından ele alındığı gibi, Denklem'e dahil ettik. 1c cAMP'nin hücre dışı ortama difüzyonu. Bu çalışmada, spiral oluşum mekanizmasının biyokimyasal ve gelişimsel yönlerine daha iyi odaklanmak için hücrelerin kemotaktik hareketini göz ardı ediyoruz.

CAMP Sinyal Sistemi için Gelişim Yolu

Model, eşik üstü cAMP darbelerinin aktarımını ve cAMP'nin otonom salınımlarını hesaba katmanın yanı sıra, açlığı takip eden saatlerde hiçbir röle-röle-salınım-rölesi gözlenmeyen gelişimsel geçişlerin sırası için bir açıklama sağlar (23). Gerçek gelişim yolu, daha yüksek boyutlarda bir parametre uzayında yer almasına rağmen, teorik analiz, açlıktan sonra (24�) adenilat siklaz ve fosfodiesteraz aktivitelerindeki sürekli artışın, bu gelişimsel geçişleri hesaba katmaya yeterli olduğunu göstermektedir (18, 19) . Bu görüşe göre, kümelenme merkezleri, adenilat siklaz ve fosfodiesteraz aktivitelerinde ilerleyici bir artışın bir sonucu olarak cAMP'nin sürekli, otonom salınımlarının alanına ilk ulaşan hücreler olacaktır. Böyle bir fenomen, burada enzimlerin veya reseptörlerin sentezi ile ilişkili biyokimyasal parametrelerdeki sürekli değişikliklerin, bir kontrol parametresinin kritik bir değeri aşıldığında otonom salınımların başlamasına nasıl yol açabileceğini göstererek biyolojik ritimlerin ontogenezi için bir prototip sağlar. (10).

Denklemler tarafından yönetilen modelin iki ana parametresinin bir fonksiyonu olarak cAMP sinyalleşme sisteminin farklı dinamik davranış modlarını gösteren diyagramı oluşturduk. 1a�, yani adenilat siklazın maksimum aktivitesi (σ) ve hücre dışı fosfodiesterazın hız sabiti (ke). Şekil 1 1'deki S, E ve O alanları, sırasıyla, cAMP sinyalleşme sisteminin uyarılabilir olmayan bir kararlı duruma, uyarılabilir bir kararlı duruma veya cAMP'nin otonom salınımlarına ulaştığı bölgelere karşılık gelir. Uyarılabilirlik burada sistemin, uzaysal olarak dağıtılmış sistemin merkezine uygulanan bir eşik üstü cAMP darbesi tarafından başlatılan bir cAMP dalgasını zayıflatmadan yayma yeteneği olarak belirlenir.

Adenilat siklaz (σ)-fosfodiesterazda cAMP sinyalleşme sisteminin farklı dinamik davranış modlarını gösteren kararlılık diyagramı (ke) parametre alanı. Farklı bölgeler, kararlı, uyarılabilir olmayan bir kararlı durum (S), uyarılabilirlik (E) (burada, hücre dışı cAMP'nin eşik üstü bir yükselmesi üzerine bir cAMP dalgasının yayılmasını zayıflatmadan sürdürme yeteneği olarak tanımlanır), sürekli otonom salınımlardır. cAMP (O) ve iki kararlı kararlı durumun bir arada var olduğunu gösteren iki yönlülük (B) (şimdiye kadar deneysel desteği olmayan ikinci davranış burada dikkate alınmaz). Oklar, açlığı takip eden saatlerde enzim aktivitelerinde meydana gelen varyasyonun bir sonucu olarak bu parametre alanında sinyal sisteminin izlediği olası gelişim yollarına atıfta bulunur. Metinde gösterildiği gibi, yalnızca yol 3, kararlı, tam gelişmiş cAMP spirallerinin oluşumuna yol açar. Diyagram, doğrusal kararlılık analizi ve Denklemlerin sayısal entegrasyonu ile oluşturulmuştur. 1a� ref. Tablo 2'nin son sütununda listelenen parametre değerleri için. 9 değerleri hariç k1, k-1, k2, k-2, Şekil ​ Şekil 6'da 5 dakika mertebesinde bir periyoda sahip dalgalar elde etmek için 2.5 faktörü ile çarpılmıştır. 6. 2. yol için, σ = 0,6 dak 𢄡 .

Şekil 1'de ele alınan üç farklı gelişim yolundan sadece yol 3, gözlemlenen geçiş dizisini açıklar, röle-röle-salınım-röle yok. Bu yol, açlığı takip eden saatlerde (24�) gözlemlenen iki enzimin aktivitesindeki aşamalı artışa karşılık gelir. σ içindeki varyasyonun doğasını göstereceğiz ve ke cAMP dalgalarının oluşumunu belirgin şekilde etkiler. Gelişimsel yol 3, bunun için yollar 1 ve 2 ile karşılaştırılacaktır. ke veya σ, Şekil ​ Şekil 1, 1'de açıkça görüldüğü gibi, sırasıyla sabit kalır, son iki yol, farklı dinamik geçiş dizilerine karşılık gelir.

CAMP Spiral Dalgalarının Başlangıcı

Şimdi, bir hücre katmanı tarafından kapsanan 1 cm2'lik bir alana karşılık gelen tipik olarak 100 noktalı bir uzaysal ızgara ile temsil edilen iki boyutlu bir ortamda cAMP'nin uzay-zamansal evrimini belirliyoruz. uzaysal ızgara. Izgara elemanları (100 μm × 100 μm) yaklaşık 10 hücrelik gruplara karşılık gelir bu, 105 hücre/cm2 mertebesinde bir yoğunluğu temsil eder, bu da 2.5 & kritik hücre yoğunluğunun üzerindedir. #x000d7 röle (27) için 4 hücre/cm 2 bulundu. Bu nedenle, mevcut simülasyonlar fizyolojik olarak makul varsayıma dayanmaktadır (bkz. Tartışma) ızgaranın her bir “patch” içindeki yaklaşık 10 hücrelik grupların, gelişimlerine göre eşzamanlı olarak davrandığını.

Diğerlerinin (15, 16) aksine, sistemi herhangi bir rastgele veya periyodik cAMP darbesine maruz bırakmayız. Spiral dalgaların kendiliğinden oluşumuna yol açan fizyolojik olarak makul koşulları araştırırken, önce σ ve/ve/veya ke ancak bu tür koşullarda her zaman kararlı spiraller oluşturmayı başaramadı. Daha sonra, Şekil 1'de ele alınan 1, 2 veya 3 gelişim yolları boyunca tüm hücrelerin eşzamanlı evrimine karşılık gelen bu parametrelere homojen bir zamansal varyasyon ekledik. 1. Yine kararlı spiraller asla bu şekilde üretilmedi.

Kararlı spirallerin oluşumunun anahtarı, hücrelerin gelişim yolundaki senkronizasyonunun bozulmasıdır. Bir merkez etrafında 105 hücreye kadar topaklanabilir, bu hücrelerin herhangi bir anda tam olarak aynı miktarda enzime sahip olmaması ve açlığa yakalandıkları için aynı başlangıç ​​koşullarında açlıktan sonra gelişimlerine başlamamaları kaçınılmazdır. hücre döngüsünün farklı aşamalarında (29�). Hücre döngüsü faz dağılımından kaynaklanan böyle bir heterojenlik, daha önce, geçiş yetkinliğinin (27) geliştirilmesindeki eşzamansızlığı ve cAMP salınımlarının (30) başlangıcında hesaba katılmıştı. diktostelyum hücreler. Bu biyokimyasal heterojenliği karakterize etmek için, açlığın başlangıcında hücrelerin gelişim yolu boyunca dağıldığını dikkate alacağız. Yolun her noktası belirli bir zamana karşılık geldiğinden, bu (pozitif) başlangıç ​​zamanlarının bir dağılımını dikkate almaya eşdeğerdir (Ts) aynı gelişim yolu boyunca gelişen hücreler için. Bu, bazı hücrelerin bu yolda diğerlerinden daha gelişmiş olmasını sağlayacaktır: daha büyük Ts, gelişimlerinde hücreler ne kadar ileriyse.

Başlangıç ​​zamanının olasılığı azalan bir üstel olarak alınacaktır:

Parametre Δ, hücrelerin gelişim yolundaki senkronizasyonsuzluğunu ölçer. Δ ne kadar büyükse, bu yoldaki hücrelerin dağılımı o kadar heterojendir, tersine Δ = 0 olduğunda, tüm hücreler eşzamanlı olarak gelişir. Denklemin Entegrasyonu 3, 90% (99%) hücrenin değerine sahip olacağını gösterir. Ts 0 ile 2,3 (4.6) arasında Δ. Küçük bir hücre yüzdesinin yoldaki diğerlerinden daha gelişmiş olmasını sağlamak için üstel dağılım korunmuştur, böylece bir dakika kesri önce salınım alanına ulaşacaktır. Benzer sonuçlar, üstelden farklı dağılımlar kullanıldığında elde edilir, örneğin, önceden belirlenmiş bir zaman aralığı boyunca tekdüze.

Şekil ​ Şekil 2 2'de Δ = 50 dakika (gri histogram) ve 100 dakika ( sırasıyla boş histogram). Şekil ​ Şekil 2 2'deki düz eğri, zamanın bir fonksiyonu olarak σ parametresinin değişimini gösterir (ke bu yol boyunca sabit kalır). σ arttıkça, cAMP sinyalleme sistemi art arda uyarılabilir olmayan sabit durumların (S), uyarılabilir durumların (E) ve otonom salınım davranışının (O) alanlarını (noktalı dikey çizgilerle ayrılmış) geçer.

Gelişim yolu 1 (bkz. Şekil ​ Şekil 1) 1) ve bu yol üzerindeki başlangıç ​​zamanlarının dağılımı. Düz çizgi, σ parametresinin (min 𢄡 ) σ(t) = 0,3 + 0,25 tanh [( denklemine göre) zaman gelişimini verir.T − 250)/90] nerede zaman T min olarak ifade edilir. Benzer bir sigmoidal evrim, σ( için lojistik bir denklem kullanılarak elde edilebilir.T). σ'teki artış, sinyalizasyon sistemini, Şekil 1'de tanımlanan uyarılabilirlik (S), uyarılabilirlik (E) ve otonom salınımlar (O) bölgeleri boyunca art arda getirir. 1. Histogramlar, Denklem 2'ye göre oluşturulan 20 dakikalık aralıklarla gruplandırılmış başlangıç ​​zamanlarının dağılımını gösterir. Δ = 50 dakika (gri çubuklar) veya 100 dakika (boş çubuklar) için 3. Belirli bir hücrenin başlama zamanı, σ( eğrisi üzerindeki noktanın apsisi tarafından verilir.T) bu hücrenin bu eğri üzerinde ilerlemesine başladığı yer.

Sinyalizasyon sisteminin uzaysal-zamansal evrimini incelemek için, σ parametresinin değerlerinin, bu parametrenin gelişim yolunda artmaya başladığı, σ'ün bu heterojen uzaysal dağılımının başlangıç ​​olasılık dağılımını takip ettiği, uzamsal olarak rastgele bir dağılımını ele alıyoruz. Denklem tarafından verilen zamanlar 3. Şekil ​ Şekil 3, 3'te, Δ = 50 dakika için elde edilen uzay-zamansal evrimi gösteriyoruz (A) ve 100 dk (B). Her durumda, üst sıra, panellerin sol üst köşesinde dakika cinsinden belirtilen farklı zamanlarda hücre dışı cAMP (γ) konsantrasyonunu gösterir, alt sıra, karşılık gelen zamanlarda gelişim yolundaki hücrelerin dağılımını verir ( her daire, dikkate alınan toplam hücre sayısının 5%'ini temsil eder). Δ = 50 dakika için, hemen hemen tüm hücreler başlangıçta uyarılamaz durumdadır (ayrıca bakınız Şekil ​ Şekil 2) 2) yaklaşık 4 saat sonra cAMP'nin eşmerkezli (hedef) dalgalarının geliştiği görülür. Bu koşullarda spiral görülmez.

cAMP'nin gelişim yolları ve dalga benzeri kalıpları. Gösterilen, cAMP'nin iki boyutlu uzaysal dağılımıdır (Üst) gelişim yolu 1 boyunca hücrelerin ilerlemesinden kaynaklanan belirtilen zamanlarda (dakika olarak) (Daha düşük) Şekil ​ Şekil 2, 2'de gösterilmiştir, bir desenkronizasyon faktörü için Δ = 50 dak (A) ve 100 dk (B). Gelişim yolu boyunca hücre dağılımı için, her daire, dikkate alınan toplam hücre miktarının 5'lik bir kesirini temsil eder. Parametre değerleri Şekil ​ Şekil 1'deki gibidir. 1 cAMP'nin difüzyon katsayısı, NSγ, 1,5 × 10 𢄤 cm 2 /dk'ya (28) eşit olarak alınır. 1 cm2'lik alan, 100 × 100 noktadan oluşan bir ızgara olarak temsil edilir. Sistemin uzay-zamansal evrimi, Denklemler entegre edilerek elde edilir. 1a�, Denklem 2'deki uzamsal terim için sonlu farkları olan açık bir Euler yöntemi aracılığıyla. 1c'de kullanılan zaman adımı 10 𢄢 dk idi ve entegrasyonun kesinliği bu adım yarıya indirilerek kontrol edildi. Şebekenin her noktası için, Şekil 2'de gösterilen olasılık dağılımına göre gelişim yolunda bir başlangıç ​​zamanı seçilir.​ Şekil.2 2 gelişimsel yol üzerinde hücrelerin ortaya çıkan senkronizasyon bozukluğu, bu yolda değişen parametre(ler)de uzamsal bir heterojenlik yaratır.

Buna karşılık, Δ = 100 dakika için, hücrelerin senkronizasyonu daha güçlüdür, böylece önemli miktarda hücre hızla salınım alanına ulaşır ve o sırada diğer hücreler hala uyarılabilir veya uyarılamaz durumdayken eşmerkezli modeller başlatır ( bkz. Şekil ​ Şekil 3 3 B 180 dakikada). Ortaya çıkan kalp pilleri arasındaki salınım frekansındaki ve uyarılabilir (ve uyarılmayan) hücrelerin bölgeleri arasındaki refrakter dönemdeki heterojenlik nedeniyle, eşmerkezli dalga cepheleri bozulur ve bazen kırılır. Kırık cephelerin gevşek uçları kıvrılarak spiral dalgalar oluşturur (bkz. Şekil ​ Şekil 3 3 B 300 dakikada). Bununla birlikte, bu spiraller, aşağıda yol 3 için tarif edileceklerin aksine, tüm alanı kaplayacak şekilde tam olarak gelişmezler. Ayrıca, spiraller tarafından işgal edilmeyen bölgelerde toplu salınımlar meydana gelir, bunun nedeni, yol 1 için hepsinin olmasıdır. hücreler salınım alanında sona erer.

Salınım alanına girmeden önce bir uyarılabilirlik alanından geçişin gözlemlenen dalga benzeri modelin tipini etkileyip etkilemediğini belirlemek için, Şekil ​ Şekil 1, 1'deki gelişim yolu 2'yi test ettik. ke (ancak σ değil) artar. Sonuçlar (gösterilmemiştir), bu koşullarda yalnızca herhangi bir dalga içermeyen toplu salınımların meydana geldiğini gösterir.

Şimdi, σ ve ke. Bu yol sistemi sırayla S, E, O, E bölgeleri arasında getirir. Şekil 4'te gösterilmektedir. Şekil 4, iki parametrenin zaman gelişimidir. Burada elde edilen başlangıç ​​zamanlarının dağılımı Δ = 25 dak (desenkronizasyon faktörü Δ'ün daha büyük değerleri için spiraller de elde edilir bkz. Tartışma) Şekil ​ Şekil.5'te verilmiştir. 5. İki biyokimyasal parametrenin bu evrimi ile ilişkili uzaysal cAMP modellerinin zamansal dizisi Şekil 6'da gösterilmektedir.Üst), düşünülen zamanlarda gelişim yolu boyunca hücrelerin dağılımı ile birlikte (Daha düşük). Yaklaşık 150 dakika sonra, eşmerkezli dalgalar oluşur, ancak bunlar bozulur (bkz. hem kalp pili frekansındaki hem de refrakter periyoddaki heterojenliğin bir sonucudur. Şekil ​ Şekil 3, 3'te gösterilen yol 1 durumunun aksine, hücrelerin çoğu bir alana geri döndüğü için spiraller tüm alanı ele geçirir (bkz. Şekil ​ Şekil 6 6 360 dakikada). heyecan verici durum. Artık tüm hücrelerin uyarılabilir olduğu bir duruma karşılık gelen asimptotik değerlerine ulaşan parametreler, bu kararlı spiraller 5 dakikaya yakın bir süre ile korunur.

Gelişim yolu 3 (bkz. Şekil ​ Şekil 1). 1) Düz çizgiler, σ( min 𢄡 ) parametresinin σ( denklemine göre zaman değişimini verir.T) = 0,3 + 0,25 tanh [(T − 200)/50] ve parametresi ke (min 𢄡 ) denklemine göre ke(T) = 6,5 + 3 tanh [(T − 260)/30], zaman nerede T min olarak ifade edilir. Lojistik denklemler kullanılarak da elde edilebilen bu sigmoidal evrimler, yükselişte bir gecikme sağlayacak şekilde seçilmiştir. ke deneylerde gözlemlendiği gibi, σ'teki artışla ilgili olarak (26). σ'teki birleşik artış ve ke Şekil 1'de gösterilen gelişimsel yola 3 karşılık gelir. Şekil 1 1, sinyalizasyon sistemini art arda uyarılamazlık (S), uyarılabilirlik (E), otonom salınımlar (O) ve tekrar uyarılabilirlik (E) bölgelerinden geçirir.

Denklem'e göre oluşturulan, 10 dakikalık aralıklarla gruplandırılmış başlangıç ​​zamanlarının dağılımı. 3 = Δ = 25 dak. (iç metin) cAMP'nin bir eşik üstü darbesini iletebilen hücre fraksiyonunun zaman evrimi. Deneysel eğri ile karşılaştırılacak olan bu eğri (bkz. ref. 27'deki Şekil 1), yol 3'te E alanına giren hücrelerin toplam sayısı hesaplanarak elde edilir (bkz. Şekiller ​ Şekil 1 1 ve ​ x200B ve4), 4 ), mevcut şekilde gösterilen başlangıç ​​zamanlarının dağılımı için.

Gelişim yolu boyunca hücrelerin senkronize olmayan ilerlemesi tarafından tetiklenen tam gelişmiş sarmal cAMP dalgaları. Gösterilen, cAMP'nin iki boyutlu uzaysal dağılımıdır (Üst) Şekil 1'deki gelişim yolu 3 boyunca hücrelerin evriminden kaynaklanan belirtilen zamanlarda (dakika olarak) Şekil 1 1 (Daha düşük), σ'ün zaman gelişimi ile ilişkili ve ke Şekil ​ Şekil 4'te belirtilmiştir. 4. Başlangıç ​​zamanlarının dağılımı Şekil ​ Şekil 5'te verilmiştir. 5. Burada yine her daire, dikkate alınan toplam hücre miktarının 5'lik bir kesirini temsil eder. Parametre değerleri Şekil ​ Şekil 3'teki gibidir. 3 desenkronizasyon faktörü Δ 25 dakikaya eşittir. Renk skalası, hücre dışı cAMP'nin normalleştirilmiş konsantrasyonunun seviyesini gösterir, γ.

Tartışma

sırasında cAMP'nin spiral dalgalarının başlangıcı için gelişimsel temelli bir senaryo sunduk. D. diskoideum toplama. Mekanizma, açlıktan sonra enzim aktivitelerinde sürekli değişikliklere karşılık gelen ve farklı cAMP sinyalleme modları arasında geçişler meydana getiren gelişimsel bir yol üzerinde hücrelerin senkronize olmayan evrimine dayanır. Üç farklı gelişim yolu tipini karşılaştırdık ve bunlardan sadece adenilat siklaz ve fosfodiesterazda gözlenen artışa tekabül eden birinin kararlı, tam gelişmiş spiral dalgaların oluşumuna izin verdiğini gösterdik. Bu spiraller, herhangi bir dış bozulma (örneğin, cAMP darbelerinin rastgele ateşlenmesi) veya doğal olmayan müdahale (dalgaların kırılması) olmaksızın kendiliğinden oluşur. Sonuçlarımız, spiral dalgaların tetiklenmesi için kilit öneme sahip olanın, biyokimyasal parametrelerin zamansal evriminin ve bu biyokimyasal değişikliklerin farklı hücreler arasında senkronizasyonunun bozulmasının birleşik etkileri nedeniyle, eşmerkezli dalgalarda kusurların yaratılması olduğunu göstermektedir. uyarılabilir olmayan, uyarılabilir ve salınan hücrelerin ortamında eşzamanlı mevcudiyet. Ek bir gereklilik, hücrelerin, deneylerde gözlemlendiği gibi, uyarılabilir olmayan, uyarılabilir ve salınımlı durumlardan art arda geçen uygun gelişim yolunu izlemesi ve nihayet uyarılabilir bir duruma geri dönmesi gerektiğidir.

Şekillerin karşılaştırılması. ​ Şekil 3 3 ve ​ ve6 6, tam gelişmiş spirallerin oluşumunun, sinyalizasyon sisteminin nihai olarak uyarılabilir bir duruma geri dönüşü tarafından desteklendiğini göstermektedir. Katkıda bulunan diğer bir faktör, Δ parametresi tarafından ölçülen hücrelerin senkronizasyonunun bozulmasıdır (bkz. Şekil ​ Şekil 3). 3 ). Şekil ​ Şekil 6, 6'da, nispeten küçük bir Δ = 25 dakika değeriyle bile spiraller elde edilebilir, daha güçlü senkronizasyon bozuklukları, daha fazla sayıda daha küçük spirallerin oluşturulmasını destekleyecektir. Bu Δ değeri için, tüm hücrelerin uyarılabilir olmayan durumdan uyarılabilir duruma geçmesi için gereken süre 4,6 Δ mertebesindedir, yani yaklaşık 120 dakikadır (bkz. Şekil ​ Şekil 5 5 iç metin). Bu değer, toplamada aktarma yetkinliğinin kazanılması için gereken gözlemlenen zamanla eşleşir. diktostelyum hücreler (27). Aksenik koşullarda (29) yaklaşık 8 saat olan ve hücreler bir bakteri ortamında büyütüldüğünde (32) 4 saat gibi daha kısa olan hücre döngüsünün süresi ile karşılaştırılmalıdır. Buna karşılık, Δ'ün 100 dakikalık mertebeden daha büyük değerleri, Şekil ​ Şekil 3 3'te gelişim yolu 1 için daha az gelişmiş spiraller verirse, 1. hücre döngüsü uzunluğu, yani tüm hücre popülasyonunda aktarma yeterliliğinin geliştirilmesi için gereken süre için 8 saat. Şekiller'de Δ = 25 dak değeri seçimi. ​ Şekil 5 5 ve ​ ve 6 6 da başka bir dizi deneysel sonuçla uyumludur. Gerçekten de Şekil ​ Şekil 5 5, hücrelerin 90%'inin otonom salınım alanına girmesinin yaklaşık 1 saat sürdüğünü gösterir; bu, hücreler arasında hücre döngüsüne bağlı 1 saatlik bir gecikme olduğu gözlemiyle aynı fikirdedir. cAMP salınımları üretmek için en hızlı ve en yavaş olanlardır (30).

Yukarıdaki tartışma, spirallerin oluşumu ile ilgili olarak hücre senkronizasyonu için optimal bir aralığın var olup olmadığı sorusunu gündeme getirmektedir. Evrimsel bir bakış açısından, büyük spirallerin oluşumu daha büyük hücre kümeleriyle sonuçlandığı için tercih ediliyor gibi görünüyorsa, daha küçük Δ değerlerinin daha etkili olduğu kanıtlanmalıdır. Bununla birlikte, senkronizasyon çok düşük olduğunda spiraller eşmerkezli dalgalardan gelişemez, çünkü bu koşullarda hiçbir kusur görülmez. Bu iki antagonist etki arasındaki denge, optimal bir Δ değer aralığının varlığına işaret eder.

Spirallerin başlangıcı için yukarıdaki senaryo, P'x000e1lsson ve Cox (15) tarafından dikkate alınan fosfodiesteraz inhibitörünün etkisini içerir, bu inhibitörün daha düşük bir etkin değer verdiği düşünüldüğünde. ke açlıktan hemen sonra. İnhibitörün daha fazla eklenmesi, daha verimli bir şekilde spiraller üreten yolun 3 sola doğru bükülmesine karşılık gelir. Başlangıçta Şekil ​'de gösterilenlere benzer sonuçlar, bu koşullarda Şekil 6 6 elde edilir. Fosfodiesteraz inhibitöründen yoksun bir mutantta, spiraller yerine çok sayıda küçük eşmerkezli dalgalar gözlemlenir ve daha sonra ortaya çıkar (E. Pálsson ve E.𠂜. Cox, kişisel iletişim). Modelde, buna göre, sayısal simülasyonlar, eşmerkezli dalgaların spirallere göre tercih edildiğini ve daha sonra, inhibitörün yokluğunun bir sonucu olarak yol 3 sağa kaydırıldığında oluştuğunu göstermektedir.

Yukarıda belirtildiği gibi, yaklaşık 10 hücre uzaysal ızgaranın bir elemanını işgal edecek şekilde bir hücre yoğunluğu için sonuçlarımız elde edilmiştir. Açıklamamızda örtük olarak, bu gruptaki hücrelerin açlıktan sonra gelişimlerinde eşzamanlı olarak davrandıkları varsayımı vardır. Böyle bir yerel senkronizasyon, birbirine yakın küçük hücre gruplarının son zamanlarda neredeyse kesin olarak klonal olarak ilişkili olması ve dolayısıyla son bölünmelerini aşağı yukarı aynı zamanda geçirmelerinden kaynaklanabilir. Ayrıca, açlıktan ölmek üzere olan hücreler tarafından salgılanan farklılaşmayı indükleyen bir faktörün kısa menzilli etkisi, komşularındaki gelişimin senkronizasyonunu desteklemektedir (33).

Artan bilgisayar zamanı pahasına tek hücrelerin evrimini düşünmemize izin veren daha ince bir uzaysal ızgaraya sahip ön simülasyonlar, senkronizasyonun spiral dalgaların başlangıcı üzerindeki etkisine benzer sonuçlar verir. Bununla birlikte, eğer tüm hücreler senkronize değilse, önce dalgalar oluşturmak ve ikinci kez bunları kırarak spiraller elde etmek daha zordur. Bu tür diğer kümelere göre senkronize olmayan küçük koordineli hücre kümeleri, dalgaları başlatan ve daha sonra spiral oluşumu için gereken kusurları çekirdekleştiren uzamsal homojensizliklerin difüzyonu ile seviyelendirmenin üstesinden gelmeye daha yatkındır. Daha ince bir uzaysal ızgara ayrıca, böyle bir ızgaranın her elemanı birkaç hücre içeriyorsa (eşzamanlı olarak kabul edilir) hücre yoğunluğunun etkisini ele almamızı sağlar ve hücre dışı cAMP için kinetik denklemdeki (Eq. 1c) kimyasal reaksiyon terimleri bir ile çarpılır. hücre içi hacmin hücre dışı hacimlere oranı ile ilgili faktör. Deneysel gözlemlerle (34) uyumlu olarak, sayısal simülasyonlar, artan hücre yoğunluğunun spiral oluşumunu desteklediğini göstermektedir.

Kimyasal sistemlerde spiral modellerin oluşumuna ilişkin birçok çalışma (35�), uzaysal heterojenliklerin (engeller dahil) dalga cephelerini kırmadaki rolüne odaklandı, böylece gevşek uçları spirallere kıvrılabilir. Dalga cephelerinin kırılması ve daha sonra spirallerin oluşumu için burada özetlenen mekanizma diktostelyum hücreler, ortamın dinamik özelliklerinin zamansal evrimi ile uzamsal heterojenliği birleştirmesi bakımından farklıdır.

Mevcut analiz, cAMP'nin spiral dalgalarının oluşumunu tetiklemede açlıktan sonra indüklenen biyokimyasal değişikliklerin senkronizasyonunun bozulmasının oynadığı olası rolü gün ışığına çıkarmaktadır. Model, hücrelerin daha iyi senkronizasyonunun, örneğin sıcaklık değişimi (27, 38), nocodazol bloğundan salınım (30) veya sabit faz hücrelerinin büyüme ortamına (29) seyreltilmesi yoluyla, spiraller üzerinde eşmerkezli dalgaların görünümünü desteklemesi gerektiğini tahmin eder. . Senkronizasyon, sarmal modellerin ortaya çıkması için önemli bir faktör olabilir. diktostelyum, hücre hareketi de dahil olmak üzere diğer katkıda bulunan faktörlerle birlikte. Sonuçlarımız, cAMP sinyalleme sisteminin zaman içinde dinamik davranışındaki sıralı geçişleri açıklayan gelişimsel yol kavramının, cAMP spiralleri biçiminde bir uzaysal model seçimi ile nasıl bağlantılı olduğunu göstermektedir.


Erişim seçenekleri

1 yıl boyunca tam dergi erişimi elde edin

Tüm fiyatlar NET fiyatlardır.
KDV daha sonra ödeme sırasında eklenecektir.
Vergi hesaplaması ödeme sırasında kesinleşecektir.

ReadCube'de zaman sınırlı veya tam makale erişimi elde edin.

Tüm fiyatlar NET fiyatlardır.


1. GİRİŞ

Çok hücreli organizmalar, çeşitli farklılaşmış hücrelerden oluşur ve farklılaşma süreçleri, farklılaşma süreci sırasında meydana gelen uygun işlev hatalarının organizmalarda ölümcül kusurlara neden olabileceğinden emin olmak için sıkı bir şekilde düzenlenmelidir. Bu nedenle, hücre soylarını belirleyen düzenleyici mekanizmaları anlamak, biyoloji ve tıp alanları için temel bir sorudur (Avior, Sagi ve Benvenisty, 2016 Castanon & González-Gaitán, 2011 Zakrzewski, Dobrzynski, Szymonowicz ve Rybak, 2019). Hücre farklılaşma sürecinin başlangıcında, “tuz ve biber” modeli olarak bilinen ve nematod solucanları, sinekler ve fareler gibi çeşitli organizmalarda gözlenen genetik olarak özdeş bir hücre popülasyonu içinde farklı hücre tipleri stokastik olarak ortaya çıkar (Chazaud). , Yamanaka, Pawson ve Rossant, 2006 Miller, Seymour, King ve Herman, 2008 Schnabel ve diğerleri, 2006). Bu tür stokastik farklılaşmada, içsel ve dışsal faktörlerin dalgalanmalarından kaynaklanan genetik olmayan hücresel heterojenlik, hücre kaderinin belirlenmesinde kilit bir faktör olarak görünmektedir. Gen ekspresyonundaki, metabolizmadaki ve hücresel sinyallere verilen yanıtlardaki hücreler arası varyasyonların hücre kaderini etkileyen içsel faktörler olduğu öne sürülmüştür (Elowitz, Levine, Siggia ve Swain, 2002 Evers ve diğerleri, 2019 Raser & O'Shea, 2004 Yamanaka & Blau , 2010 ). Bu potansiyel faktörler arasında metabolizmanın hücre kaderi kararlarında önemli bir rol oynadığı görülmektedir. Artan kanıtlar, metabolizma ile ilişkili önemli organeller olan mitokondrinin aktivite seviyelerinin insan hücrelerinin farklılaşmasında rol oynadığını göstermiştir (Buck ve diğerleri, 2016 Khacho ve diğerleri, 2016). Bununla birlikte, hücre kaderini belirleyen kritik faktörler bilinmemektedir.

Hücresel slime kalıbı Dictyostelium discoideum bir amiptir ve çok hücreli organizmaların gelişimi sırasında hücresel heterojenite ve hücre farklılaşması arasındaki ilişkileri incelemek için iyi bir model organizmayı temsil eder. Amoeboid hücreler, besin açısından zengin koşullar altında (vejetatif faz) çoğalmaya devam eder. Açlıktan sonra, amoeboid hücreler çok hücreli gelişme sürecini başlatır ve 2 ana hücre tipine farklılaşır: sap hücreler ve spor hücreleri (Şekil 1a). Gelişimin ilk aşamalarında, amoeboid hücreler, çok hücreli bir höyük oluşturmak için toplu olarak bir kümelenme merkezinden kaynaklanan hücre dışı cAMP salınımlarına doğru hareket eder. Höyük evresine giren hücreler, tuz ve biber şeklinde stokastik olarak ortaya çıkan, sırasıyla ön sap ve ön-kol hücreleri olarak adlandırılan sap veya spor progenitör hücrelere farklılaşmaya başlar. Prestalk hücreleri, daha sonra göç eden cismin (sümüklü böcek) ön bölgesini oluşturan uç bölgesini oluşturarak höyüğün üst tarafına sıralanır, oysa ön spor hücreleri sümüğün arka bölgesini oluşturur. Meyve veren vücut oluşumu sürecinde, ön sap hücreleri sap hücrelerine farklılaşarak, sümüğün ön spor bölgesine nüfuz eder. Yeni nesiller oluşturan spor hücreleri, sap hücrelerinin desteğiyle meyve veren gövdenin tepesine taşınır (Maeda, Inouye ve Takeuchi, 1997).

Gelişim sürecinde D. diskoideumHücre içi kalsiyum konsantrasyonları, hücre döngüleri ve metabolizma seviyelerindeki farklılıklar tarafından üretilen genetik olmayan hücresel heterojenitelerin hücre kaderi kararlarında önemli roller oynadığı öne sürülmüştür (Baskar, Chhabra, Mascarenhas, & Nanjundiah, 2000 Cubbit, Firtel, Fischer , Jaffe ve Miller, 1995 Katz & Bourguignon, 1974 Leach, Ashworth ve Garrod, 1973 Maeda, 2005 , 2011 Maeda, Ohmori, Abe, Abe ve Amagai, 1989 Saran, Azhar, Manogaran, Pande, & Nanjundiah, 1994 Tasaka & Takeuchi, 1981 Thompson & Kay, 2000 Zada-Hames & Ashworth, 1978). İnsanlara ve diğer yüksek ökaryotlara benzer şekilde, hücresel sümüksü küfte büyümeden farklılaşmaya geçerken mitokondriyal aktivite çok önemli görünmektedir. Ayrıca, önceki çalışmalarda hücre farklılaşmasının kültür ortamında glikoliz yolunun önemli bir bileşeni olan glikozun varlığı veya yokluğu ile düzenlenebileceği bildirilmiştir (Leach ve diğerleri, 1973 Tasaka & Takeuchi, 1981 Thompson & Kay, 2000). Heterojeniteleri oluşturan bu faktörler vejetatif fazdaki hücre koşullarını yansıtır, bu da hücre soylarının vejetatif fazda mevcut olan heterojenitelere göre farklılaşmadan önce belirlendiğini gösterir.

Aslında, yakın tarihli bir çalışma, hücre kaderinin D. diskoideum hücreler, çok hücreli oluşumdan önce vejetatif fazda önceden belirlenir ve hücrelerin ekspresyon seviyeleri ile tahmin edilebilir. omt12 geni (Kuwana, Senoo, Sawai ve Fukuzawa, 2016). yüksek düzeyde ifade eden vejetatif hücreler omt12Kuwana ve diğerlerinde pstV A hücreleri olarak adlandırılan . (2016), sap hücrelerine (bundan sonra "sap-hedefli" hücreler olarak adlandırılacaktır) farklılaşmaya mahkumdur, buna karşın düşük seviyelerde omt12 spor hücrelerine (bundan sonra “spor hedefli” hücreler olarak adlandırılacaktır) farklılaşmaya yöneliktir. Yine de, omt12 sadece bir işaretleyici gendir ve ekspresyon seviyelerindeki değişiklikler hücre kaderini etkilemez (Kuwana ve diğerleri, 2016). Sap hedefli hücrelerin farklılaşmasını sağlayan faktörlerin kimlikleri (yüksek omt12 seviyeleri) ve spor hedefli hücreler (düşük seviyeyi ifade eder) omt12 seviyeleri) bilinmiyor.

Bu soruyu ele almak için, ilk olarak sap hedefli ve spor hedefli hücreler arasındaki gen ekspresyon seviyelerindeki farklılıkları incelemek için akış sitometrisine göre sıralanan RNA dizilimi (RNA dizilimi) analizleri gerçekleştirdik. omt12 ifade seviyeleri. Sonraki RNA-seq analizi ve lusiferaz tahlili, ATP seviyelerindeki farklılıkların farklılaşmayı etkileyen bir faktör olabileceğini öne sürdü. Daha sonra, farklılaşma sırasında hücre içi ATP seviyelerini, kullanım için optimize ettiğimiz ATP sensör problarını kullanarak izledik. diktostelyum. ATP'nin rollerini de araştırdık. D. diskoideum ATP üretiminin spesifik inhibitörlerini kullanarak farklılaşma.


Farklılaşmadaki hücresel olaylar

Farklılaşma çok aşamalı bir süreçtir

Silme olayı sırasında ve sonrasında, farklılaşma, birkaç spesifik hücresel olayın ilerlemesi ile tanımlanabilir (Şekil 2). İlk olarak, silme olayı sırasında hücreler bir kemo-çekici madde salma yeteneğini kaybederler (Varnum & Soll 1981). Kısa bir süre sonra, silme stabilizasyonuna paralel olarak hücreler ayrıca cAMP'ye yönelik kemotaksiyi de kaybeder (Varnum & Soll 1981). Silme stabilizasyonundan sonra hücreler, CsA/gp80'in aracılık ettiği cAMP ile uyarılan yönlendirilmemiş hareketliliği ve etilendiamintetraasetik aside (EDTA) dirençli yapışmayı korur ( Finney et al. 1979 ), birkaç saat boyunca ve daha sonra bu özellikler de farklı aşamalarda kaybolur (Soll & Mitchell 1982 Finney et al. 1983). Son olarak, besin ortamında birkaç saat sonra, hücreler DNA sentezine başlar ve sonunda bölünmeye ve normal büyüme evresi davranışlarına devam etmeye başlar, bu da farklılaşmanın tamamlandığını gösterir (Takeuchi & Sakai 1971 Katoh et al. 2004 ).

Farklılaşma sırasında, hücresel olaylar, kemoatraktan salınımı ve tepkisi, yapışma ve hareketlilikteki değişikliklerin eşlik ettiği protein ve transkript seviyelerinde bir kayma meydana gelir. Farklılaşmayı takiben, normal vejetatif büyüme davranışları devam eder.

Yukarıdaki hücresel olayların çoğu şunları gerektirir: yeni protein sentezi. Örneğin, silme olayından önce veya sonra, silme olayının bir inhibitörü olan sikloheksimidin eklenmesi (Soll & Waddell 1975 Waddell & Soll 1977), EDTA'ya dirençli yapışma kaybını tamamen engeller. Stabilizasyon periyodundan sonra bile, sikloheksimid bu kaybı kısmen engellemektedir (Soll & Mitchell 1982). Protein sentezi inhibitörleri, bu nedenle, sadece farklılaşmanın silinme aşamasından daha fazlasına müdahale eder: Farklılaşma sırasındaki birkaç hücresel olay da muhtemelen şunları gerektirir: yeni Spesifik moleküllerin sentezi.

Farklılaşma sırasında protein seviyesindeki değişiklikler

Protein seviyesinde, Takeuchi ve Sakai (1971), bir flüoresan-konjuge-anti-spor serumu kullanarak spor öncesi-spesifik bir maddenin tespitini nicelendirerek, immünohistokimya ile farklılaşmayı analiz etti. Vahşi tip olduğunda diktostelyum NC4 hücreleri, gelişimin slug aşamasından ayrıştırıldı ve standart tuz koşullarında inkübe edildi (Bonner 1947), prespora spesifik maddenin boyanması, farklılaşmadan sonraki 5 saat içinde kademeli olarak azaldı. Bu işlem sıcaklığa, sikloheksimide, transkripsiyonel inhibitör aktinomisin D'ye ve cAMP'nin spesifik konsantrasyonlarına (1 mmol/L ancak 100 nmol/L değil) duyarlıydı. Bununla birlikte, bakterilerin varlığı veya yokluğunun hiçbir etkisi olmadı.

Finney et al. (1987), farklılaşma sırasında 33 büyüme ve 53 gelişme ile ilişkili polipeptidi analiz etmek için 2-D jel elektroforezi kullanarak protein bolluğunu daha da inceledi. Bu yazarlar, bitkisel proteinlerin çoğunun (% 85) ayrıştırmayı takip eden ilk 5 saat içinde dramatik bir şekilde arttığını, bazılarının (% 18) silme öncesi dönemde bolca arttığını, çoğunun (% 61) zaman içinde arttığını bildirmiştir. ve sadece birkaçı (%9) analiz süresi boyunca hiç artmıyor. Buna karşılık, incelenen gelişimsel proteinlerin çoğu (% 77), özellikle silme noktası öncesi dönemde ilk 5 saat içinde bol miktarda azalmaya başladı ve yine incelenen proteinlerin sadece birkaçı zaman içinde azalmadı. analiz. Bu yazarlar ayrıca, büyüme ile ilişkili bir polipeptit olan V28'in sentezinin, silme olayıyla eşzamanlı olarak meydana geldiğini, silme olayını engelleyen aynı cAMP konsantrasyonuna duyarlı olduğunu ve yeniden geliştirme tarafından bloke edildiğini gösterdi.

Farklılaşma sırasında transkripsiyonel düzeydeki değişiklikler

2004 yılında, bitkisel ve gelişimsel cDNA'lar ve genomik DNA'lar (Van Driessche) dahil olmak üzere yaklaşık 8000 hedefi incelemek için mikroarray teknolojisini kullandık. et al. 2002), global transkripsiyonel değişikliklerin farklılaşma sırasında erken meydana geldiğini bulma (Şekil 2) (Katoh et al. 2004). Gelişmekte olan hücrelerin hangi noktada ayrıştırıldığına bakılmaksızın, besin ortamında ilk 1 saatlik inkübasyon sırasında yaklaşık 700 gelişimsel genin aşağı regülasyonu başlar ve bu süre zarfında 1300 vejetatif genin transkripsiyonu da başlar (mikrodizinin %26.7'si için ekspresyondaki değişiklikleri temsil eder). hedefler). Ayrıca, farklılaşma sürecinin gözlemlenen transkripsiyonel değişikliklere dayalı olarak üç aşamaya bölünebileceğini önerdik (Şekil 3) ( Katoh et al. 2004). Faz I, yukarıda açıklanan transkripsiyonel değişikliklerden önceki dönemdir ve bu 1 saatlik faz, hücrelerin hangi aşamada farklılaşmaya yönlendirildiğine bakılmaksızın tutarlıdır (gelişmekte olan hücreler agrega, sümüklü böcek ve Meksika şapka aşamalarından ayrılmıştır). Daha sonra, yaklaşık 2000 genin yukarıda açıklanan global transkripsiyonel değişikliği, transkripsiyonel değişikliğin genişliğini kapsayan faz II'de meydana gelir. Bu fazın süresi, gelişmekte olan hücrelerin farklılaşmaya yönlendirildiği aşamaya bağlıdır - daha gelişmiş hücrelerin bu süreyi tamamlamak için daha fazla zamana ihtiyacı vardır (Şekil 3). Faz III, vejetatif transkriptlerin vejetatif hücrelerde biriktiği zaman ile DNA sentezinin ve ardından hücre bölünmesinin yeniden başladığı zaman arasındaki boşluktan oluşur (Şekil 3) ( Katoh et al. 2004 ).

Farklılaşmanın üç aşaması, küresel transkripsiyonel değişikliklere dayanmaktadır. Hücrelerin farklılaşma fazı II'yi (transkripsiyonel değişikliklerin yığınından oluşan) tamamlaması için gereken süre, gelişmekte olan hücrelerin ayrıştırıldığı ve besinlere maruz kaldığı aşamaya bağlıdır.

Ayrıca, farklılaşmanın II. aşaması sırasında yukarı regüle edilen 272 transkript belirledik ( Katoh et al. 2004). Bu transkriptlerin neredeyse tamamı gelişim sırasında yukarı doğru düzenlenir, bu da bazı gelişimsel genlerin farklılaşmanın II. aşamasında da bir rolü olduğunu ve belki de hücrelerin plastisitenin hızlı çevresel değişikliklere uyum sağlamasına izin verdiğini düşündürür. Bununla birlikte, yalnızca farklılaşma sırasında düzenlenen 122 transkript belirledik ve Olumsuz geliştirme sırasında. Gen ontolojisini (GO) kullanarak, bu iki grubu analiz ettik ve RNA metabolizması, enerji rezerv metabolizması, protein taşınması, ribozom biyojenezi ve iki bileşenli sinyal iletimi dahil olmak üzere GO kategorilerinde faz II yukarı regüle edilmiş genlerin zenginleştirildiğini bulduk. Buna karşılık, farklılaşmaya özgü alt küme, biyotik uyarana yanıt, ubikuitin döngüsü, amino asit metabolizması, azot metabolizması ve protein hedefleme gibi GO kategorilerine aitti (Katoh et al. 2004 ).


Sonuçlar

İki D-Ser Bozunma Enziminin DSD ve DAO'nun Enzimatik Özellikleri

NS D. diskoideum genom SR'yi kodlar (DDB0230209) ve memelilerin aksine iki farazi NS-Ser bozunma enzimleri: DAO (DDB0238432) ve DSD (DDB0305709). DDB0238432 proteini, insan DAO'su ile %33 ve %32 dizi özdeşliği sergiler ve NS-aspartat oksidaz, sırasıyla. DDB0305709 proteini, DSD ile %21.5 sekans özdeşliğini paylaşır. S. cerevisiae (Dsd1p). önemini kavramak için NS-Ser ve onun farazi metabolik enzimleri D. diskoideum, enzimlerin 2019 özelliklerini analiz ettik.

Varsayılan DSD (DDB0305709 proteini) şu şekilde ifade edildi: E. koli pET vektör sistemi kullanılarak ve Ni-afinite kromatografisi ile homojenliğe kadar saflaştırıldı. DDB0305709 proteininin UV-görünür spektrumu, 420 nm'de maksimum bir absorbans sergiledi; bu, PLP ve amino asit arasında Schiff-baz oluşumunun özelliğidir (Şekil 1A), bu, proteinin PLP-bağlanma kabiliyetini gösterir. DDB0305709 proteini sergilendi NS-Optimal pH 8.0'da Ser dehidrasyon aktivitesi. NS kkedi ve Km için değerler NS-Enzim tarafından katalize edilen Ser dehidrasyonu sırasıyla 2.6 s -1 ve 0.19 mM idi (Tablo 1). NS-Thr ve β-Cl-NS-alanin (bir NSOH grubunun bir Cl ile değiştirildiği -Ser analogunun, Dsd1p'nin substratları olduğu bilinmektedir. DDB0305709 proteini ayrıca NS-Thr ve β-Cl-NS-alanin ile karşılaştırıldığında, sırasıyla %0.9 ve %5.3 katalitik verimliliğe sahip NS-Ser (Tablo 1). Dsd1p (Ito ve diğerleri, 2008) ve tavuk DSD'de (Tanaka ve diğerleri, 2011) olduğu gibi, DDB0305709 proteini maksimum için Zn 2+ gerektiriyordu. NS-Ser dehidrasyon aktivitesi: NS-Ser dehidrasyon aktivitesi, EDTA tedavisi ile büyük ölçüde azaldı ve Zn 2+ eklenerek restore edildi (Şekil 1B). Mg 2+ , Ca 2+ , Mn 2+ , Ni 2+ ve Fe 2+ gibi diğer iki değerlikli metal iyonlarının EDTA ile muamele edilmiş enzime eklenmesi, enzim aktivitesini geri kazanmadı (Şekil 1B). Bu sonuçlar, bundan sonra DSD olarak anılacak olan DDB0305709 proteininin bir PLP- ve Zn2+'ya bağımlı olduğunu gösterir. DSD.

ŞEKİL 1. rekombinantın karakterizasyonu NS-Ser dehidrataz (DSD) ve NS-amino asit oksidaz (DAO) Dictyostelium discoideum. (A,B) Saflaştırılmış DSD'nin UV-vis spektrumları (A) ve DAO (B). (C) Çeşitli metal iyonlarının mevcudiyetinde Etilendiamintetraasetik asit (EDTA) ile muamele edilmiş DSD'nin nispi aktiviteleri. EDTA ile muamele edilmiş DSD'nin aktivitesi, 10 mM varlığında test edildi. NS-Ser ve çeşitli konsantrasyonlarda (10μ, 100,μ ve 1000 μM) metal iyonu. Veriler, yinelenen ölçümlerin ortalaması olarak temsil edilir. (NS) DAO'nun çeşitli maddelerle deaminasyon aktivitesinin nispi aktivitesi NS-amino asitler. Saflaştırılmış DAO, 10 mM ile inkübe edildi. NS-amino asit ve elde edilen H2Ö2 yaban turpu peroksidaz (HRP), TOOS ve 4-aminoantipirin (4-AAP) varlığında 550 nm'de ölçülmüştür. Veriler, çift belirlemelerin ortalaması olarak temsil edilir.

TABLO 1. Rekombinant SR, DSD ve DAO'nun kinetik parametreleri Dictyostelium discoideum.

Ayrıca varsayılan için bir ifade sistemi kurduk. D. diskoideum DAO (DDB0238432). Saflaştırılmış DDB0238432 proteini, yaklaşık 360 ve 450 nm'de absorpsiyon maksimumunu sergiledi, bu da flavin kofaktörünün oksitlenmiş bir formuna sahip olduğunu gösterir (Şekil 1C). DDB0238432 proteini, çeşitli NS-amino asitler. Aralarında, NS-Ala en iyi substrattı: kkedi ve Km için değerler NS-Ala oksidaz aktivitesi sırasıyla 0.53 s -1 ve 0.78 mM idi (Tablo 1). için çok az reaktivite gözlendi. NS-Asp ve NS-Glu (Şekil 1D). Bu sonuçlar, DDB0238432'nin fonksiyonel DAO'yu kodladığını gösterdi. NS-Ser, DAO için iyi bir substrat değildi (Şekil 1D), kkedi ve Km sırasıyla 0.05 s -1 ve 6.1 mM değerleri (Tablo 1).

Anlaşıldı ki D. diskoideum parçalayabilen üç fonksiyonel enzime sahiptir. NS-Ser: DSD, DAO ve SR. SR önceden karakterize edilmiştir (bkz. Ito ve diğerleri, 2012b, 2013b Tablo 1). tarafından yargılandığı gibi kkedi/Km değerler, NS-DSD'nin ser bozunma aktivitesi, diğer iki enziminkinden birkaç yüz kat daha yüksektir (Tablo 1). Bu sonuçlar, DAO'yu birincil olarak kullanan memelilerin aksine, NS-Ser bozunma enzimi, NS-Ser muhtemelen DSD tarafından bozulmuştur. D. diskoideum.

DSD Mutasyonu, Hücredeki D-Ser Bozunma Aktivitesini Kaldırdı

DSD'nin fizyolojik önemini incelemek için NS-Ser metabolizması, bir inşa ettik dsd-null mutantı (㥍SD). Mutant suşunda, dsd blasticidin S direnç geni ile değiştirildi (Ek Şekil S1). Başarılı nesil dsd-null hücreler gösterdi ki dsd tek hücreli büyümesi için gerekli değildir. D. diskoideum test edilen koşullar altında.

İlk önce belirledik NS- ve L-WT'de Ser bozunma faaliyetleri ve dsd-boş hücreler. NS- veya L-Ser, hücresiz WT özütü ile inkübe edildi veya dsd- boş hücreler ve oranları NS- veya L-Ser ayrışması nicelleştirildi. Zamana bağlı azalma NS-Ser sadece WT'nin hücresiz özü ile gözlendi (Şekil 2A). Ortalama NS-7.5 saatlik inkübasyon sırasında Ser ayrışma oranı, WT hücresiz ekstrakt ile 15 nmol.h -1 .mg protein -1 idi. Buna karşılık, hücre içermeyen özü ile oran saptama sınırından (π.2 nmol.h -1 .mg protein -1 ) daha düşüktü. dsd-null hücreler (Tablo 2 ve Şekil 2A). Benzer deneyler, çok hücreli aşamalı hücreler (gelişimin indüklenmesinden 12 saat sonra hücreler) kullanılarak yapıldı. Yine, WT'nin hücresiz özü sergilendi NS-Ser bozunma aktivitesi, dsd-null hücreler olmadı (veriler gösterilmedi).

ŞEKİL 2. Yabani tipte (WT) Ser bozunma aktivitesi ve dsd-boş gerilme. (A) NS-WT'nin hücresiz ekstraktındaki Ser bozunma aktivitesi () ve dsd-boş hücreler (). Veriler, ortalama ± SD (n = 3). (B) Oluşan keto asit ürününün tanımlanması NS-WT (3)'ün hücresiz özü ile Ser ve dsd- boş hücreler (4). MBTH türevli piruvat (1) ve hidroksipiruvatın (2) elüsyon profilleri de kontroller olarak gösterilmektedir. α-Ketoglutarat, daha önce tarif edildiği gibi keto asitlerin türetilmesi için dahili bir standart olarak kullanıldı (Ito ve diğerleri, 2008). 7.5 saatlik inkübasyondan sonra numuneler bu analiz için kullanıldı.

TABLO 2. WT'nin hücresiz ekstraktındaki Ser bozunma aktivitesi, dsd-null ve 㥍SD/dsd + .

DAO, memelilerde önemli roller oynar. NS-Ser ayrışması. Verilerimiz, bozunan birincil enzimin NS-Ser içeri D. diskoideum DSD'dir. İtibaren NS-Ser, DSD piruvat üretirken, DAO keto asit olarak hidroksipiruvat üretir. DAO'nun katkısını incelemek için NS-Ser metabolizması D. diskoideum, üretilen keto asit NS-Ser'in kimliği belirlendi. Şekil 2B'de gösterildiği gibi, WT hücresi içermeyen ekstrakt ile üretilen keto asit NS-Ser piruvattı. ile piruvat oluşumu gözlenmemiştir. dsd-boş hücreler. Hidroksipiruvat hem WT hem de dsd-null hücreler (Şekil 2B). Yukarıdaki verilerden, DSD'nin sorumlu olduğu sonucuna varıyoruz. NS-Ser bozulması D. diskoideum.

L-WT'nin hücresiz ekstraktlarında ser bozunma aktivitesi ve dsd-null hücreler de analiz edildi. NS L-Ser bozunma aktivitesi, dsd mutasyon (Tablo 2). Biraz NS-Ser kuruldu L-Ser, SR'nin önemli bir rol oynamadığını belirten L-Test edilen koşullar altında Ser bozulması.

Etkileri dsd Büyüme ve Gelişme Üzerine Mutasyon

etkilerini incelemek için dsd tek hücreli büyüme, WT ve dsd-null hücreler, 5LP-agar plakaları üzerinde büyütülmüştür. Klebsiella aerogenesbakteriyel çimler üzerinde oluşan plakların boyutu, büyüme hızının bir göstergesi olarak ölçülmüştür. Yokluğunda NS-Ser, plak büyüme hızı WT ile 0.23 cm/gün ve ile 0.32 cm/gün idi. dsd-null hücreler, bunu gösteren dsd-null hücreler WT'den biraz daha hızlı büyüdü (Şekil 3A). 5LP plakalarında, dsd-boş hücreler görünüşte WT'den daha az çok hücreli yapı (sümüklü böcek, höyükler, meyve veren cisimler gibi) oluşturdu, her iki fotoğraf için de aynı plak çaplarında (noktalar olarak göründü, panellere bakın) a ve B Şekil 3B'de). Bu, dsd mutasyon, çok hücreli gelişimin gecikmeli başlamasına neden olur.

FİGÜR 3. WT'nin büyümesi ve gelişmesi ve dsd-null hücreler ve eksojen etkisi NS-Sör. D. diskoideum hücreler büyütüldü Klebsiella aerogenes belirtilenleri içeren 5LP agar plakalarında NS-Ser konsantrasyonları. (A) WT'nin (kapalı çubuklar) plak çapı artış oranları ve dsd-null hücreler (açık çubuklar). Veriler, ortalama ± SD (n = 3). Yıldız işaretleri önemli farklılıkları gösterir (Öğrenci T-Ölçek, P < 0.05). (B) WT (Üstte) plaket fotoğrafları ve dsd-null hücreler (Alt) plak çapı yaklaşık 1 cm'ye ulaştığında (b,d'de 4 gün, a,c,e'de 5 gün, j'de 7 gün) alındı. Çok hücreli yapılar oklarla gösterilmiştir. (C) D. diskoideum hücreler, 10 mM varlığında veya yokluğunda HL5 sıvı ortamında büyütüldü NS-Sör. Veriler, ortalama ± SD (n = 3).

etkisini daha kesin olarak incelemek için dsd gelişimsel süreçte mutasyon, WT ve dsd- boş hücreler, HL5 ortamında eksenel olarak büyütüldü, bunun üzerine nitroselüloz membranlar üzerinde gelişme, açlıkla indüklendi. Gelişimin indüklenmesinden 14 saat sonra, WT hücreleri geç höyük aşamasındaydı (uç oluşturma aşaması), ancak dsd- boş hücreler agregasyon ve/veya höyük aşamalarındaydı (Şekil 4, paneller a ve B). WT hücreleri 16 saatte sümüklü böcekler oluşturdu (panel C) ve 24 saatte meyve veren gövdeler (panel G). Buna karşılık, dsd- boş hücreler, uç oluşturan agregalar 18 saatlik gelişimde oluşturuldu (panel F). Bu gözlemler göstermiştir ki dsd-null hücreler gelişmede gecikme gösterirler ve görünüşe göre gelişmeye devam etmeden önce höyük aşamasında uzun bir süre geçirirler. İlginçtir, dsd-null hücreler, WT'den daha az meyve veren cisim oluşturdu. 72 saat sonra oluşan sporların sayısı dsd-null hücreler, WT'dekinin %6 ± %2'siydi.

ŞEKİL 4. gelişimsel fenotipleri dsd- boş mutant. WT (Üst) ve dsd- boş hücreler (Alt), 5.0 × 107 hücre/cm2 yoğunlukta filtre membranı üzerinde geliştirildi. NS dsd- boş hücreler, WT'ye kıyasla agregasyon gecikmesi ve bozulmuş spor oluşumu verimliliği sergiledi. Ekte meyve veren vücudun fotoğrafları gösterildi. Çubuklar 1 mm ve 0,5 mm'yi (iç kısım) gösterir. Deneyler en az iki defa ve üç defadan fazla yapılmıştır.

D -Ser birikimi dsd-Boş Hücreler ve Büyüme ve Gelişmeye Etkisi

Verilerimiz şunu gösteriyor dsd-null hücreler muhtemelen birikir NS-Ser, potansiyel olarak gelişimsel gecikmeye ve spor oluşum bozukluğuna neden olur. Bu nedenle hücre içi miktarı ölçtük NS-WT'deki Ser seviyeleri ve dsd-null hücreler (Şekil 5). NS-Ser konsantrasyonu, WT hücrelerinde tek hücreli fazda (π.003 nmol/mg) tespit limitinin altındaydı (Şekil 5 ve Tablo 3). İçinde dsd- boş hücreler, 0.026 nmol/mg idi, bu da NS-Ser içeri dsd-boş hücreler. NS-Geliştirme sırasındaki Ser konsantrasyonları, WT'de daha fazla incelendi ve dsd-boş hücreler. NS-Ser, WT'de geliştirme boyunca tespit edilmedi. geliştirilmesi sırasında dsd- boş hücreler, NS-Ser, hücrelerde 0.01𠄰.03 nmol/mg hücre seviyelerinde mevcuttu (Şekil 5B). Bu şunu gösterir: NS-Ser muhtemelen mutant suşun tüm gelişim aşamalarını etkileyebilir.

ŞEKİL 5. Etkisi dsd hücre içi Ser konsantrasyonunda nakavt. WT'nin hücre içi amino asit konsantrasyonları, dsd-null ve 㥍SD/dsd + belirlendi. (A) WT'nin hücre içi amino asit analizlerinin temsili kromatogramları, dsd-null ve 㥍SD/dsd + tek hücreli faz hücrelerinin. tepe noktası NS-Ser türevi okla gösterilmiştir. WT ve 㥍SD/'de Tutma Süresi 23,5 dk'daki küçük tepe noktalarıdsd + örnekler için değil NS-Ser türevi (çünkü Dsd1p ile inkübasyonla azalmadı/yok olmadılar). (B) hücre içi NS-Ser ve L-Geliştirme sırasında Ser konsantrasyonları. KT ve dsd- boş hücreler HL5 ortamında büyütüldü ve aç bırakılarak bir filtre membranı üzerinde gelişmeye bırakıldı. Hücreler, gelişimin farklı aşamalarında ve hücre içi konsantrasyonlarında toplanmıştır. NS-Ser ve L-Ser, HPLC ile nicelendirildi. hücre içi NS-Ser seviyeleri WT'de tespit limitinin altındaydı. Veriler, ortalama ± SD (n = 3).

TABLO 3. WT'nin hücre içi serin seviyeleri, dsd-nullve 㥍SD/dsd + .

Verilerimiz güçlü bir şekilde birikimin olduğunu göstermektedir. NS-Ser neden olur dsd- boş fenotipler. olup olmadığını incelemek için NS-Ser gerçekten de üzerinde engelleyici etkiler gösterir. D. diskoideum gelişme, hücreler ile birlikte büyüdü K. aerojenler çeşitli konsantrasyonlarda içeren 5LP plakalar üzerinde NS-Ser daha sonra büyüme ve/veya gelişme üzerindeki etkisi incelendi. 0.5� mM varlığında NS-Ser, WT'de büyüme veya gelişme üzerinde önemli bir etki gözlenmedi (Şekil 3). 25 mM olduğunda, gecikmiş gelişme ve WT'nin tek hücreli büyümesi üzerinde engelleyici bir etki gözlendi. NS-Plakalara Ser eklendi (Resim 3A,B paneli) ben). Buna karşılık, tek hücreli büyüme dsd-null hücreler doza bağımlı olarak inhibe edildi NS-Ser ve 25 mM ile üreme gözlenmedi NS-Ser (Şekil 3A,B paneli J). Her koşulda, dsd-boş hücreler, plak çapları 1 cm'ye ulaştığında karar verildiği gibi, WT'den daha az çok hücreli yapı (sümüklü böcek, höyükler, meyve veren cisimler gibi) oluşturdu ve çok hücreli yapıların sayısı eksojen artışın artmasıyla azaldı. NS-Ser (B > NS > F > H, Şekil 3B). Bu, gelişimsel gecikmenin eksojen tarafından daha da belirginleştiğini göstermektedir. NS-Ser içeri dsd-boş hücreler. Ek olarak, spor oluşturma yeteneğinin bozulması, dsd-null hücreler, eksojen eklenerek daha da telaffuz edildi NS-Sör. Spor sayıları, 1 ve 10 mM'nin varlığında WT'nin %1.3'ü %0.3'e ve %0.3'ü %0.1'e düştü. NS-Ser, deneyler için kullanılan KK2 tamponunda sırasıyla. Büyüme tahlili ayrıca 10 mM'nin varlığında veya yokluğunda HL5 sıvı ortamı ile gerçekleştirildi. NS-Sör. Yokluğunda NS-Ser, dsd-null hücreler, log fazında WT'den biraz daha hızlı büyüdü, ancak daha sonra hücre sayısındaki artış yavaşladı. WT'nin büyümesi eksojen etkilerden etkilenmedi. NS-Sör. Buna karşılık, büyüme dsd-null hücreler tarafından önemli ölçüde engellendi NS-Ser (Şekil 3C). Bu gözlemler şunu doğruluyor NS-Ser, tek hücreli büyüme, agregasyon ve spor oluşturma süreçlerini inhibe eder ve/veya geciktirir. D. diskoideum.

Tamamlanması dsd

olduğunu göstermek için dsd-null fenotipler gerçekten de dsd mutasyon, biz bir inşa dsd tamamlayıcı suş (㥍SD/dsd +). Bu zorlamada, dsd pDEX-RH plazmiti kullanılarak aktin15 promotörünün kontrolü altında yapısal olarak eksprese edildi. 㥍SD/'nin hücre içermeyen özüdsd + tek hücreli amip 312 nmol.h -1 .mg protein sergiledi -1 NS-Ser degradasyon aktivitesi, 20 kat daha yüksek ekspresyona karşılık gelir. dsd 㥍SD/ içindedsd + WT'den (Tablo 2). Hücre içi amino asit analizi, 㥍SD/dsd + gerginlik birikmez NS-Ser hem tek hücreli (Şekil 5A) hem de çok hücreli fazda. Nitroselüloz membranlarda,㥍SD/dsd + hücreler görünüşte normal olarak gelişti ve gelişimin başlatılmasından 24 saat sonra meyve veren cisimler oluşturdu (Şekil 6A). Üzerine dsd aşırı ekspresyon, spor oluşumunun etkinliği önemli ölçüde arttı (ancak WT seviyelerine değil). Veriler, kontrollü ifadesinin dsd fenotiplerinin tam restorasyonu için gereklidir. dsd-boş hücreler. 㥍SD/ içinde oluşan sporların sayısıdsd +, WT'dekinin %10'u 53 ± idi. 5LP-agar plakalarında gelişimin gecikmeli başlatılması K. aerojenler da kurtarıldı (Şekil 6). Bu sonuçlar açıkça göstermektedir ki fenotipler dsd-boş hücreler neden olur dsd mutasyon.

ŞEKİL 6. Etkisi dsd ifade dsd-geliştirmede boş hücreler. (A) KT ve dsd- her ikisi de boş vektör pDEX-RH (WT/- ve dsd-null/-) ve 㥍SD/dsd + 5.0 × 107 hücre/cm2 yoğunlukta filtre membranı üzerinde geliştirildi. Fotoğraflar belirtilen zamanlarda çekildi. Sporların sayıları açlıktan 72 saat sonra sayıldı. WT'de oluşan toplam spor miktarı %100 olarak kabul edildi. (B) KT/-, dsd-null/- ve 㥍SD/dsd + ile 5LP plaka üzerinde büyütüldü K. aerojenler 22ଌ'de. Plak çapı yaklaşık 1 cm'ye ulaştığında (WT/- için 4 gün, için 3 gün) fotoğraflar çekildi. dsd-null/- ve 㥍SD/dsd +). Tüm deneyler en az iki defa ve üç defadan fazla yapıldı.

Dsd Mutasyon, cAMP Sinyalleme Rölesini Etkiler

Erken gelişiminde D. diskoideumcAMP, hücre içi ve hücre dışı sinyalleşmede önemli roller oynar (Konijn ve diğerleri, 1967 Dinauer ve diğerleri, 1980 Williams ve diğerleri, 1984 Mahadeo ve Parent, 2006). cAMP kemotaksisi için gereklidir diktostelyum hücreler ve cAMP reseptörü CarA'nın aktivasyonu için. CarA, programlanmış geliştirme için bir sinyalleme kaskadı başlatmak için erken geliştirmede ifade edilir. Kaskad, adenilil siklaz AcaA tarafından hızlı bir cAMP sentezine ve cAMP sekresyonuna yol açar. Bunu, salgılanan cAMP fosfodiesteraz PsdA'nın aracılık ettiği cAMP bozunması izler (Faure ve diğerleri, 1990).

gelişimsel gecikme olduğunu varsaydık. dsd- boş hücrelere cAMP sinyalleme rölesindeki bir kusur ve/veya bozulma neden olabilir. Bunu incelemek için, anahtar cAMP sinyal genlerinin ifadesi, arabaA ve acaA analiz edildi (Şekil 7A,B). WT'de mRNA seviyelerinin olduğu bilinmektedir. arabaA ve acaA açlıktan 4 saat sonra zirve yapar (Faure ve diğerleri, 1990 Narita ve diğerleri, 2014). Gerçekten de, WT'de, mRNA seviyeleri acaA 8 saatte zirve yaptı ve açlıktan sonra 50 kat arttı (Şekil 7A). İçinde dsd- boş hücreler, ifadesi acaA 8 saatte zirve yaptı ancak sadece 17 kat arttı. Aynı şey için gözlemlendi arabaA. WT'de, mRNA seviyeleri arabaA 8 saatte altı kat arttı, ancak sadece üç kat arttı dsd-null hücreler (Şekil 7B). Anlamlı bir farklılık görülmemekle birlikte, pdsA ifadesi biraz gecikti. ifadesi pdsA WT'de 4 saatte ve 8 saatte zirve yaptı dsd-null hücreler (veriler gösterilmemiştir). Ayrıca, bulduk ki dsd geliştirme sırasında yapısal olarak ifade edilir ve en yüksek düzeyde erken gelişimde ifade edilir (Şekil 7C). Bu, aşağıdakilerin önemini yansıtabilir: NS-Ser düzenlemesi özellikle geliştirmenin başlangıcında. Agregasyon sırasında anahtar cAMP sinyalleme genlerinin azalmış ifadesi, gecikmiş agregasyon sürecini açıklamaya hizmet edebilir. dsd-boş hücreler. Verilerimiz, DSD'nin erken gelişimde cAMP sinyalleme genlerinin düzenlenmesinde önemli bir rol oynadığını göstermektedir. D. diskoideum.

ŞEKİL 7. cAMP sinyal genlerinin ekspresyon paternleri dsd-null mutant ve dsd ve dao WT'de. KT ve dsd- HL5 ortamında üstel olarak büyüyen boş hücreler, tamponla doyurulmuş filtreler üzerinde geliştirildi. Toplam RNA, belirtilen zaman noktalarında ve ekspresyon seviyelerinde ekstre edildi. acaA (A), arabaA (B), dsd (C), ve dao (NS) qRT-PCR ile nicelleştirildi. Her bir genin mRNA seviyesi, ekspresyonu ile normalleştirildi. ig7 ilgili örnekte mRNA. Değerler, ortalama ± SD (n = 3). Yıldız işaretleri, WT ve dsd-null hücreler (Öğrencilerin 2019'ları T-Ölçek, P < 0.05).


GİRİŞ

Besinlerin varlığında, hücresel balçık küfü Dictyostelium discoideum serbest yaşayan tek hücreli amipler olarak büyür, ancak açlıktan sonra bu amipler, bir sap tarafından desteklenen bir spor kütlesi veya sorus oluşturmak için hareketli bir sümüklü böcek aşaması boyunca ilerleyen çok hücreli bir organizmaya toplanır (Kessin, 2001). Agregasyon, açlığın başlamasından hemen sonra sentezlenen ve salgılanan siklik AMP'ye (cAMP) yanıt olarak meydana gelir. cAMP, hücre yüzeyi cAMP reseptörlerine bağlanır, bu da bir heterotrimerik G proteininin ayrışması ve aktivasyonu ile sonuçlanır ve bu da, kemotaksiyi cAMP'ye ve cAMP rölesine aracılık eden çeşitli aşağı akış efektörleri aracılığıyla sinyalleşmeye yol açar; hücre popülasyonu. Kemotaktik yanıt, fosfatidilinositol 3-kinaz (PI3K) ve protein kinaz B'nin (PKB Iijima) aktivasyonunu içerir. ve diğerleri., 2002 Manahan ve diğerleri., 2004 Posta ve diğerleri., 2004), cAMP rölesi adenilil siklazın aktivasyonunu içerir (ACA Parent ve Devreotes, 1996).

Ras proteinleri, moleküler anahtarlar olarak işlev gören, aktif GTP'ye bağlı ve aktif olmayan GDP'ye bağlı durumlar arasında döngü yapan monomerik, küçük GTPazlardır (Bourne). ve diğerleri., 1991). Aktivasyon, guanin-nükleotid değişim faktörleri (GEF'ler) tarafından düzenlenir ve inaktivasyon, bağlı GTP'nin GDP'ye hidrolizini uyaran GTPaz aktive edici proteinler (GAP'ler) tarafından düzenlenir (Boguski ve McCormick, 1993). Ras üst ailesi, dizi karşılaştırmaları temelinde, biri Ras alt ailesi olan birkaç farklı alt aileye bölünebilir (Colicelli, 2004). İnsan Ras alt ailesi, birkaç gruba ayrılabilen 36 farklı gen ürününden oluşur (Mitin). ve diğerleri., 2005). Aşağı akış efektörlerinin araştırılması, belirli bir özelliği ortaya çıkardı, ancak aynı zamanda alt aile içindeki farklı grupların üyeleri arasında bile örtüşen işlevlerin muazzam bir karmaşıklığını ortaya çıkardı (Rodriguez-Viciana). ve diğerleri., 2004). Nispeten küçük bir genoma rağmen, diktostelyum çok sayıda Ras alt ailesi GTPazına sahiptir (Haftalar ve diğerleri., 2005) ve her proteinin ayrı bir işlevi yerine getirdiğine dair kanıtlar vardır (Weeks ve Spiegelman, 2003). diktostelyum bu nedenle Ras fonksiyonunun incelenmesi için faydalı bir deneysel model sağlar.

düzenlenmesinde Ras sinyal yollarının rolü için ilk kanıt diktostelyum agregasyon süreci, agregasyonu önleyen bir RasGEF, RasGEFA'yı kodlayan bir genin bozulmasıydı (Insall ve diğerleri., 1996). Ras için bir rol için doğrudan kanıt, işin bozulmasıyla geldi. rasC kümelenemeyen hücreler üreten gen (Lim ve diğerleri., 2001). rasC boş hücreler, cAMP'ye yanıt olarak ACA'nın azaltılmış aktivasyonunu ve PKB'nin fosforilasyonunu azalttı; bu, RasC'nin hem cAMP rölesini hem de kemotaksiyi düzenleyen sinyal iletim yollarında bir rolü olduğunu ortaya koydu.

Yakın zamanda, hem RasC'nin hem de RasG'nin cAMP'ye yanıt olarak aktive edildiğini bulduk ve bu, RasG'nin toplama sürecinde olası bir rolü olduğunu düşündürdü (Kae ve diğerleri., 2004). Bununla birlikte, daha önce izole edilen ikisinin özellikleri rasG boş suşlar, IR15 ve IR17, RasG'nin ana rolünün diktostelyum büyüme ve diğer vejetatif hücre fonksiyonları (Tuxworth ve diğerleri., 1997 Khosla ve diğerleri., 2000) ve geliştirmede gözlemlenen tek kusur, kümelenmenin başlangıcındaki hafif fakat tutarsız bir gecikmeydi (R. H. Insall, kişisel iletişim). Gelişimdeki değişken kusurlar ve daha önce açıklananların göreli istikrarsızlığı göz önüne alındığında rasG boş suşlar (Khosla ve diğerleri., 2000 R.H. Insall ve G. Weeks, yayınlanmamış gözlemler), yeni rasG RasG'nin erken gelişimdeki olası rolünü daha kesin olarak incelemek için boş suşlar üretildi. Karşılaştırma için ayrıca bir rasC rasG çift ​​boş ve rasC İzojenik bir arka planda boş suşlar. Bu suşların çalışmaları, iki parçalı cAMP sinyal iletim yolunun dallarının, Ras protein fonksiyonunun bir miktar örtüşmesi olmasına rağmen, esas olarak RasG veya RasC'ye bağlı olduğunu ortaya çıkarmıştır.


Referanslar

Etienne-Manneville S, Salon A: Hücre biyolojisinde Rho GTPazlar. Doğa. 2002, 420 (6916): 629-635. 10.1038/nature01148.

Ridley AJ: Rho GTPazlar ve hücre göçü. J Hücre Bilimi. 2001, 114 (Pt 15): 2713-2722.

Eichinger L, Pachebat JA, Glockner G, Rajandream MA, Sucgang R, Berriman M, Song J, Olsen R, Szafranski K, Xu Q, Tunggal B, Kummerfeld S, Madera M, Konfortov BA, Rivero F, Bankier AT, Lehmann R , Hamlin N, Davies R, Gaudet P, Fey P, Pilcher K, Chen G, Saunders D, Sodergren E, Davis P, Kerhornou A, Nie X, Salon N, Anjard C, Hemphill L, Bason N, Farbrother P, Desany B, Just E, Morio T, Rost R, Churcher C, Cooper J, Haydock S, van Driessche N, Cronin A, Goodhead I, Muzny D, Mourier T, Pain A, Lu M, Harper D, Lindsay R, Hauser H , James K, Quiles M, Madan Babu M, Saito T, Buchrieser C, Wardroper A, Felder M, Thangavelu M, Johnson D, Knights A, Loulseged H, Mungall K, Oliver K, Price C, Quail MA, Urushihara H, Hernandez J, Rabbinowitsch E, Steffen D, Sanders M, Ma J, Kohara Y, Sharp S, Simmonds M, Spiegler S, Tivey A, Sugano S, White B, Walker D, Woodward J, Winckler T, Tanaka Y, Shaulsky G , Schleicher M, Weinstock G, Rosenthal A, Cox EC, Chisholm RL, Gibbs R, Loomis WF, Platzer M, Kay RR, Wil liams J, Dear PH, Noegel AA, Barrell B, Kuspa A: Sosyal amipin genomu Dictyostelium discoideum. Doğa. 2005, 435 (7038): 43-57. 10.1038/nature03481.

Vlahou G, Rivero F: Dictyostelium discoideum'da Rho GTPase sinyali: genomdan içgörüler. Eur J Hücre Biol. 2006, 85 (9-10): 947-959. 10.1016/j.ejcb.2006.04.011.

Dumontier M, Hocht P, Mintert U, Faix J: Rac1 GTPazlar Dictyostelium'da filopodia oluşumunu, hücre hareketliliğini, endositozu, sitokinezi ve gelişimi kontrol eder. J Hücre Bilimi. 2000, 113 ( Pt 12): 2253-2265.

Faix J: Aktin paketleyici protein korteksilin, sitokinez için gerekli olan bir Rac1 sinyal yolunun akış aşağı hedefidir. J Muscle Res Cell Motil. 2002, 23 (7-8): 765-772. 10.1023/A:1024427712131.

Larochelle DA, Vithalani KK, De Lozanne A: Küçük GTP bağlayıcı proteinlerin rho ailesinin yeni bir üyesi, sitokinez için özellikle gereklidir. J Cell Biol. 1996, 133 (6): 1321-1329. 10.1083/jcb.133.6.1321.

Schirenbeck A, Bretschneider T, Arasada R, Schleicher M, Faix J: The Diaphanous-ilişkili formin dDia2 filopodia oluşumu ve bakımı için gereklidir. Nat Cell Biol. 2005, 7 (6): 619-625. 10.1038/ncb1266.

Park KC, Rivero F, Meili R, Lee S, Apone F, Firtel RA: Dictyostelium'da kemotaksi ve morfogenezin Rac regülasyonu. Embo J. 2004, 23 (21): 4177-4189. 10.1038/sj.emboj.7600368.

Seastone DJ, Lee E, Bush J, Knecht D, Cardelli J: Yeni bir rho ailesi GTPase, RacC'nin aşırı ifadesi, olağandışı aktin bazlı yapıları indükler ve Dictyostelium discoideum'da fagositozu olumlu etkiler. Mol Biol Hücresi. 1998, 9 (10): 2891-2904.

Han JW, Leeper L, Rivero F, Chung CY: Dictyostelium Kemotaksisi Sırasında WASP ve Fosfatidilinositol 3-Kinazın Düzenlenmesinde RacC'nin Rolü. J Biol Chem. 2006, 281 (46): 35224-35234. 10.1074/jbc.M605997200.

Somesh BP, Vlahou G, Iijima M, Insall RH, Devreotes P, Rivero F: RacG morfoloji, fagositoz ve kemotaksiyi düzenler. Ökaryot Hücre. 2006, 5 (10): 1648-1663. 10.1128/EC.00221-06.

Somesh BP, Neffgen C, Iijima M, Devreotes P, Rivero F: Dictyostelium RacH endositik veziküler kaçakçılığı düzenler ve vakuolin lokalizasyonu için gereklidir. Trafik. 2006, 7 (9): 1194-1212. 10.1111/j.1600-0854.2006.00455.x.

Knetsch ML, Schafers N, Horstmann H, Manstein DJ: Dictyostelium Bcr/Abr ile ilgili protein DRG, hem Rac'a hem de Rab'ye bağlı yolları düzenler. Embo J. 2001, 20 (7): 1620-1629. 10.1093/emboj/20.7.1620.

Geissler H, Ullmann R, Soldati T: Miyozin M'nin kuyruk alanı, Rac1 GTPazlar üzerindeki nükleotit değişimini katalize eder ve aktin kaynaklı yüzey çıkıntılarını indükleyebilir. Trafik. 2000, 1 (5): 399-410. 10.1034/j.1600-0854.2000.010505.x.

Strehle A, Schleicher M, Faix J: Trix, Dictyostelium discoideum'dan yeni bir Rac guanin-nükleotid değişim faktörü olan bir aktin bağlayıcı proteindir ve endozomlarda birikir. Eur J Hücre Biol. 2006, 85 (9-10): 1035-1045. 10.1016/j.ejcb.2006.05.05.

Williams CL: Ras ve Rho ailesinden küçük GTPazların polibazik bölgesi: protein etkileşimlerinin ve membran birleşmesinin düzenleyicisi ve nükleer lokalizasyon sinyal dizilerinin bir bölgesi. Hücre Sinyali. 2003, 15 (12): 1071-1080. 10.1016/S0898-6568(03)00098-6.

Vithalani KK, Parent CA, Thorn EM, Penn M, Larochelle DA, Devreotes PN, De Lozanne A: Küçük GTPazlara bağlanan ve gelişmekte olan hücrelerin uygun şekilde toplanması için önemli olan Armadillo benzeri tekrarlara sahip bir Dictyostelium proteini olan darlin'in tanımlanması. Mol Biol Hücresi. 1998, 9 (11): 3095-3106.

Cote JF, Vuori K: Guanin nükleotid değişim aktivitesine sahip DOCK180 ile ilgili proteinlerin evrimsel olarak korunmuş bir süper ailesinin tanımlanması. J Hücre Bilimi. 2002, 115 (Bölüm 24): 4901-4913. 10.1242/jcs.00219.

Jackson TR, Kearns BG, Theibert AB: Sitohezinler ve centaurinler: PI 3-kinazla düzenlenen Arf sinyalinin aracıları. Trendler Biochem Sci. 2000, 25 (10): 489-495. 10.1016/S0968-0004(00)01644-3.

Randazzo PA, Hirsch DS: Arf GAP'ler: membran trafiğini ve aktin yeniden şekillenmesini düzenleyen çok işlevli proteinler. Hücre Sinyali. 2004, 16 (4): 401-413. 10.1016/j.cellsig.2003.09.012.

Gimona M, Djinovic-Carugo K, Kranewitter WJ, Winder SJ: CH alanlarının fonksiyonel plastisitesi. FEBS Lett. 2002, 513 (1): 98-106. 10.1016/S0014-5793(01)03240-9.

Korenbaum E, Rivero F: Bir bakışta Calponin homoloji alanları. J Hücre Bilimi. 2002, 115 (Pt 18): 3543-3545. 10.1242/jcs.00003.

Gimona M, Mital R: Calponin'in tek CH alanı, F-aktin bağlanması için ne yeterli ne de gerekli. J Hücre Bilimi. 1998, 111 (Pt 13): 1813-1821.

Stradal T, Kranewitter W, Winder SJ, Gimona M: CH alanları yeniden ziyaret edildi. FEBS Lett. 1998, 431 (2): 134-137. 10.1016/S0014-5793(98)00751-0.

Legate KR, Montanez E, Kudlacek O, Fassler R: ILK, PINCH ve parvin: integrin sinyalinin tIPP'si. Nat Rev Mol Hücre Biol. 2006, 7 (1): 20-31. 10.1038/nrm1789.

Banuelos S, Saraste M, Carugo KD: Calponin homoloji alanlarının yapısal karşılaştırmaları: aktin bağlanması için çıkarımlar. Yapı. 1998, 6 (11): 1419-1431. 10.1016/S0969-2126(98)00141-5.

Lemmon MA: Pleckstrin homoloji alanları: sadece fosfoinosititler için değil. Biochem Soc Trans. 2004, 32 (5): 707-711. 10.1042/BST0320707.

Parker PJ: Her yerde bulunan fosfoinosititler. Biochem Soc Trans. 2004, 32 (Bölüm 6): 893-898.

Huttelmaier S, Mayboroda O, Harbeck B, Jarchau T, Jockusch BM, Rudiger M: Hücre temas proteinleri VASP ve vinculin'in etkileşimi fosfatidilinositol-4,5-bisfosfat tarafından düzenlenir. Curr Biol. 1998, 8 (9): 479-488. 10.1016/S0960-9822(98)70199-X.

Kam JL, Miura K, Jackson TR, Gruschus J, Roller P, Stauffer S, Clark J, Aneja R, Randazzo PA: ADP-ribosilasyon faktörü GTPaz aktive edici protein ASAP1'in fosfoinositide bağlı aktivasyonu. Allosterik bir bölge olarak işlev gören pleckstrin homoloji alanı için kanıt. J Biol Chem. 2000, 275 (13): 9653-9663. 10.1074/jbc.275.13.9653.

Aubry L, Firtel R: Dictyostelium farklılaşmasını düzenleyen sinyal ağlarının entegrasyonu. Annu Rev Hücre Dev Biol. 1999, 15: 469-517. 10.1146/annurev.cellbio.15.1.469.

Chen MY, Long Y, Devreotes PN: Yeni bir sitozolik düzenleyici olan Pianissimo, Dictyostelium'daki 12 transmembran alanı adenilil siklazın kemoatraktan reseptörü ve G protein aracılı aktivasyonu için gereklidir. Genler Dev. 1997, 11 (23): 3218-3231.

Kriebel PW, Barr VA, Ana CA: Adenilil siklaz lokalizasyonu, kemotaksis sırasında akışı düzenler. Hücre. 2003, 112 (4): 549-560. 10.1016/S0092-8674(03)00081-3.

Claviez M, Pagh K, Maruta H, Baltes W, Fisher P, Gerisch G: Dictyostelium miyozinin kuyruk bölgesinde monoklonal antikorların elektron mikroskobik haritalaması. Embo J. 1982, 1 (8): 1017-1022.

Sutoh K: Yeni bir seçilebilir işaretleyici bsr ile dictyostelium discoideum için bir dönüşüm vektörü. Plazmit. 1993, 30 (2): 150-154. 10.1006/plas.1993.1042.

Westphal M, Jungbluth A, Heidecker M, Muhlbauer B, Heizer C, Schwartz JM, Marriott G, Gerisch G: Bir GFP-aktin füzyon proteini kullanılarak izlenen hücre hareketi ve kemotaksis sırasında mikrofilament dinamikleri. Curr Biol. 1997, 7 (3): 176-183. 10.1016/S0960-9822(97)70088-5.

Mohrs MR, Janssen KP, Kreis T, Noegel AA, Schleicher M: Dictyostelium discoideum'dan beta-COP'un klonlanması ve karakterizasyonu. Eur J Hücre Biol. 2000, 79 (5): 350-357. 10.1078/S0171-9335(04)70039-4.

Rivero F, Albrecht R, Dislich H, Bracco E, Graciotti L, Bozzaro S, Noegel AA: Dictyostelium discoideum'daki Rho protein ailesinin yeni bir üyesi olan RacF1, hücre temas alanları, makropinozomlar ve fagozomlarla geçici olarak birleşir. Mol Biol Hücresi. 1999, 10 (4): 1205-1219.

Noelel AA, Blau-Wasser R, Sultana H, Muller R, İsrail L, Schleicher M, Patel H, Weijer CJ: Dictyostelium'da hücre polaritesinin düzenleyicisi ve cAMP sinyali olarak siklazla ilişkili protein CAP. Mol Biol Hücresi. 2004, 15 (2): 934-945. 10.1091/mbc.E03-05-0269.

Simpson PA, Spudich JA, Parham P: Dictyostelium aktine karşı hazırlanan monoklonal antikorlar: aktin ile karakterizasyon ve etkileşimler. J Cell Biol. 1984, 99 (1 Pt 1): 287-295. 10.1083/jcb.99.1.287.

Rivero F, Maniak M: Endositik yolu incelemek için kantitatif ve mikroskobik yöntemler. Yöntemler Mol Biol. 2006, 346: 423-438.

Wessels D, Voss E, Von Bergen N, Burns R, Stites J, Soll DR: sürünen hücrelerin dış yüzeyinin, çekirdeğinin ve psödopodlarının dinamik üç boyutlu ilişkilerini yeniden yapılandırmak ve yorumlamak için bilgisayar destekli bir sistem. Hücre Motil Hücre İskeleti. 1998, 41 (3): 225-246. 10.1002/(SICI)1097-0169(1998)41:3<225::AID-CM4>3.0.CO2-I.

Schleicher M, Gerisch G, Isenberg G: Dictyostelium discoideum'dan yeni aktin bağlayıcı proteinler. Embo J. 1984, 3 (9): 2095-2100.

Bertholdt G, Stadler J, Bozzaro S, Fichtner B, Gerisch G: Karbonhidrat ve temas bölgesinin diğer epitopları Monoklonal antikorlar ile karakterize edilen Dictyostelium discoideum'un bir glikoproteini. Hücre Farkı. 1985, 16 (3): 187-202. 10.1016/0045-6039(85)90516-0.

Gregg JH, Krefft M, Haas-Kraus A, Williams KL: Monoklonal antikorlar kullanılarak Dictyostelium discoideum ve Dictyostelium mucoroides'in prespore hücreleri arasında antijenik farklılıklar tespit edildi. Exp Cell Res. 1982, 142 (1): 229-233. 10.1016/0014-4827(82)90427-X.

Weiner OH, Murphy J, Griffiths G, Schleicher M, Noegel AA: Aktin bağlayıcı protein komitin (p24), Golgi aygıtının bir bileşenidir. J Cell Biol. 1993, 123 (1): 23-34. 10.1083/jcb.123.1.23.

Salon AL, Schlein A, Condeelis J: Amoeboid hücrelerde psödopod uzantısının kemotaktik hormon kaynaklı aktin polimerizasyonu ile ilişkisi. J Hücre Biyokimyası. 1988, 37 (3): 285-299. 10.1002/jcb.240370304.

Noelel A, Metz BA, Williams KL: Dictyostelium discoideum plazmid Ddp1'in gelişimsel olarak düzenlenmiş transkripsiyonu. Embo J. 1985, 4 (13B): 3797-3803.

Rivero F, Furukawa R, Noegel AA, Fechheimer M: 34.000 dalton aktin bağlayıcı proteinden yoksun Dictyostelium discoideum hücreleri büyüyebilir, hareket edebilir ve gelişebilir, ancak hücre yapısı ve hareketinin düzenlenmesinde kusurlar sergileyebilir: bir kısmi fazlalık durumu. J Cell Biol. 1996, 135 (4): 965-980. 10.1083/jcb.135.4.965.


Diktiyostelidler

Hücresel balçık kalıpları, periyodik olarak bir araya gelen bireysel amoeboid hücreler olarak bulunur. Bireysel amip, Şekil (PageIndex<1>)(a)'da toplanmış olarak görülebilir. Agrega daha sonra haploid sporlar üreten bir meyve veren gövde (Şekil (PageIndex<2>)) oluşturur. Bir adet hücresel slime kalıbı, diktostelyum diskoideum, hücre farklılaşmasını anlamak için önemli bir çalışma organizması olmuştur, çünkü hem tek hücreli hem de çok hücreli yaşam evrelerine sahiptir ve hücreler çok hücreli formda bir dereceye kadar farklılaşma gösterir. Bu bireylerin tek bir meyve veren gövdede nasıl toplandığını görmek için (PageIndex<1>) Videosunu izleyin.

Video (PageIndex<1>): Hücresel slime kalıbının garip davranışını izleyin diktostelium discoideum Bireysel amipler bir kümelenme sinyaline (cAMP) yanıt verdiğinden, hareketli bir sümüklü böcek oluşturur ve sonunda saplı bir meyve yapısı ve sporlar üretir. YouTube'dan alınmıştır.

Bu gruptaki organizmalar karmaşık bir yaşam döngüsüne sahiptir (Şekil (PageIndex<3>)), bu süreçte tek hücreli, çok hücreli, spor üreten ve amoeboid aşamalardan geçerler. Binlerce bireysel amip, yapışkan bir kütle halinde toplanır - her hücre kendi kimliğini korur (plazmodiyal balçık kalıplarının aksine). Toplanan hücreler, yiyeceklerdeki bir tükenme gibi koşullar stresli hale geldiğinde saldıkları siklik AMP (cAMP) tarafından birbirlerine çekilir. Bireysel amipler, kimyasal sinyale daha yüksek cAMP konsantrasyonuna sahip alanlara geçerek yanıt verir (kemotaksi), sonunda tek bir sümüklü böcek halinde toplanır. Sümüklü böcek, spor üretimi için iyi bir noktaya giderek nem ve hafif gradyanlara tepki verebilir. Salyangozdaki bazı hücreler 2&ndash3 milimetrelik bir sapa katkıda bulunur, bu süreçte kurur ve ölür. Sapın üstündeki hücreler, haploid sporlar içeren aseksüel bir meyve gövdesi oluşturur. Sporlar yayılır ve nemli bir ortama inerlerse filizlenebilir.

Şekil (PageIndex<3>): Dictyostelium yaşam döngüsü (orijinal şekil başlığındaki metin). "(A) Gelişimin büyüme evresi sırasında, amoeboid hücreler bakterilerle beslenir ve ikili bölünme ile çoğalır. Geliştirme döngüsü, kaynak tükenmesi üzerine başlatılır ve açlıktan ölmekte olan hücreler, ek hücreleri almak için döngüsel AMP salgıladığında toplama meydana gelir (B). Toplanan hücreler, selüloz ve mukopolisakkaritten (26) (C) oluşan hücre dışı bir matris içinde yer alan tümsek aşamasını oluşturmak üzere organize olur ve ayakta duran sümüklü böcek (D) halinde gelişmeye devam eder. Çevresine bağlı olarak, ayakta duran sümüklü böcek ya ısı ve ışığa doğru hareket eden bir göç eden sümüklü böcek haline gelir (e) ya da doğrudan spor içeren bir yapıdan oluşan meyve veren gövdeyi üreten doruk aşamalarına (F) ilerler. , sorus, bir ölü hücre sapı tarafından havada tutulur (g). Sporlar sorustan salınır ve büyüyen hücrelere (H) filizlenir. Optimal koşullar altında, gelişim döngüsü yaklaşık 24 saat sürer. Sümüklü böcek yeraltında oluşursa, spor yayılmasını en üst düzeye çıkarmak için yüzeye doğru hareket eder. Göç sırasında kendisini enfeksiyondan korumak için, sümüklü böcek, fagositik sentinel hücrelerden oluşan ilkel bir bağışıklık sistemine sahiptir. Bu hücreler sümüklü böcek boyunca hareket eder, bakteri ve toksinleri alır ve sümüklü böcek hareket ettikçe hücre dışı matrisle birlikte atılır (e). Bakterilere yanıt olarak, sentinel hücreler, NADPH oksidaz (NOX) tarafından oluşturulan reaktif oksijen türlerini (ROS) içeren bilinmeyen bir mekanizma yoluyla mitokondriyal DNA'dan türetilen hücre dışı tuzakları ve bir ücretli/interlökin 1 reseptör alanı (i )." Rakam, Eat Prey, Live yayınından alınmıştır: Dictyostelium discoideum hücre otonom savunmaları için bir model olarak. Dunn ve diğerleri, (2018). CC BY 4.0 DOI: 10.3389/fimmu.2017.01906


Dictyostelium Toplama Model oluşumu hücre biyolojisini nasıl bilgilendirebilir - PowerPoint PPT Sunumu

Başlık: Gradient Sensing Yazar: Herbert Levine Son değiştiren: Herbert Levine Oluşturma Tarihi: 17.02.2005 21:17:52 Belge sunum formatı: Ekranda PowerPoint PPT sunumunu göster &ndash

PowerShow.com önde gelen bir sunum/slayt gösterisi paylaşım sitesidir. Başvurunuz ister iş, nasıl yapılır, eğitim, tıp, okul, kilise, satış, pazarlama, çevrimiçi eğitim veya sadece eğlence amaçlı olsun, PowerShow.com harika bir kaynaktır. Ve hepsinden iyisi, harika özelliklerinin çoğu ücretsiz ve kullanımı kolaydır.

PowerShow.com'u hayal edebileceğiniz hemen hemen her konuda örnek çevrimiçi PowerPoint ppt sunumları bulmak ve indirmek için kullanabilirsiniz, böylece kendi slaytlarınızı ve sunumlarınızı ücretsiz olarak nasıl geliştireceğinizi öğrenebilirsiniz. Veya yeni bir şeyi nasıl yapacağınızı size ücretsiz olarak öğretecek resimli veya hareketli slaytlarla yüksek kaliteli nasıl yapılır PowerPoint ppt sunumlarını bulmak ve indirmek için kullanın. Veya kendi PowerPoint slaytlarınızı yüklemek için kullanın, böylece bunları öğretmenlerinizle, sınıfınızla, öğrencileriniz, patronlarınız, çalışanlarınız, müşterileriniz, potansiyel yatırımcılarınız veya dünya ile paylaşabilirsiniz. Veya Facebook arkadaşlarınızla veya Google+ çevrelerinizle paylaşabileceğiniz 2D ve 3D geçişler, animasyon ve müzik seçiminizle gerçekten harika fotoğraf slayt gösterileri oluşturmak için kullanın. Bu da ücretsiz!

Küçük bir ücret karşılığında, endüstrinin en iyi çevrimiçi gizliliğini elde edebilir veya sunumlarınızı ve slayt gösterilerinizi en üst sıralarda yer alarak herkese açık olarak tanıtabilirsiniz. Ama bunun dışında ücretsiz. Hatta sunumlarınızı ve slayt gösterilerinizi animasyon, 2D ve 3D geçiş efektleri, gömülü müzik veya diğer sesler ve hatta slaytlara gömülü videolar dahil olmak üzere tüm orijinal multimedya ihtişamıyla evrensel Flash formatına dönüştüreceğiz. Hepsi ücretsiz. PowerShow.com'daki sunumların ve slayt gösterilerinin çoğunu görüntülemek ücretsizdir, hatta birçoğunu indirmek ücretsizdir. (İnsanların orijinal PowerPoint sunumlarınızı ve fotoğraf slayt gösterilerinizi bir ücret karşılığında veya ücretsiz olarak indirmelerine izin verip vermemeyi seçebilirsiniz.) PowerShow.com'a bugün göz atın - ÜCRETSİZ. Gerçekten herkes için bir şey var!

ücretsiz sunumlar. Veya yeni bir şeyi nasıl yapacağınızı size ücretsiz olarak öğretecek resimli veya hareketli slaytlarla yüksek kaliteli nasıl yapılır PowerPoint ppt sunumlarını bulmak ve indirmek için kullanın. Veya kendi PowerPoint slaytlarınızı yüklemek için kullanın, böylece bunları öğretmenlerinizle, sınıfınızla, öğrencileriniz, patronlarınız, çalışanlarınız, müşterileriniz, potansiyel yatırımcılarınız veya dünya ile paylaşabilirsiniz. Veya Facebook arkadaşlarınızla veya Google+ çevrelerinizle paylaşabileceğiniz 2D ve 3D geçişler, animasyon ve müzik seçiminizle gerçekten harika fotoğraf slayt gösterileri oluşturmak için kullanın. Bu da ücretsiz!