Jalinan Dan Seimbang Halus: Morfologi Retikulum Endoplasma, Dinamik, Fungsi dan Penyakit Bahagian 6

ER juga boleh melekat secara statik pada mikrotubul, sama ada melalui hujung tubul, simpang, atau sepanjang panjang tubul [187,232]. Pautan statik antara ER dan mikrotubul mungkin terbentuk oleh protein yang disebut sebelum ini CLIMP-63 [15], p180 [16,194], REEP1 [17], dan Sec61 [234].

Protein adalah salah satu nutrien penting yang diperlukan untuk badan kita. Ia membantu kita membina dan mengekalkan struktur tisu badan, mensintesis enzim dan hormon, dsb. Tetapi apa yang anda mungkin tidak tahu ialah ia juga sangat penting untuk ingatan kita.

Protein ialah unit asas yang membentuk neuron dan neurotransmitter, yang merupakan struktur utama dalam otak kita untuk penghantaran maklumat dan penyimpanan memori. Oleh itu, protein memainkan peranan penting dalam otak.

Banyak kajian menunjukkan bahawa pengambilan protein yang mencukupi boleh meningkatkan ingatan kita, meningkatkan tumpuan dan tumpuan kita, dan membantu kita menggunakan dan memproses maklumat dengan lebih baik.

Protein juga boleh mempengaruhi mood dan emosi kita. Di dalam otak kita, protein boleh meningkatkan rasa keseronokan dan keseimbangan emosi kita dengan menghasilkan neurotransmitter seperti dopamin dan norepinephrine.

Selain itu, protein boleh membantu kita mengekalkan badan yang sihat, dan meningkatkan kadar metabolisme dan daya tahan penyakit badan, sekali gus memastikan kita dapat memfokus dan memproses maklumat dengan lebih baik.

Secara umum, protein sangat berkait rapat dengan ingatan, mood, dan aspek lain. Oleh itu, kita harus memberi perhatian kepada peningkatan pengambilan protein untuk memastikan badan dan otak kita dapat menerima sokongan dan perlindungan yang mencukupi, untuk menggunakan kecerdasan dan bakat kita dengan lebih baik. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan ingatan, dan Cistanche deserticola boleh meningkatkan memori dengan ketara, kerana Cistanche deserticola juga boleh mengawal keseimbangan neurotransmitter, seperti meningkatkan tahap asetilkolin dan faktor pertumbuhan. Bahan-bahan ini sangat penting untuk ingatan dan pembelajaran. Selain itu, Cistanche deserticola juga boleh meningkatkan aliran darah dan menggalakkan penghantaran oksigen, yang dapat memastikan otak menerima nutrien dan tenaga yang mencukupi, seterusnya meningkatkan daya hidup dan daya tahan otak.

Klik tahu suplemen untuk meningkatkan ingatan

Pautan ini telah dihipotesiskan untuk mengawal ketegangan rangkaian ER dan kedudukan [235]. Ia juga mungkin bahawa lampiran ER boleh menstabilkan mikrotubul, seperti yang telah dilihat untuk p180 dalam akson [194].
Satu masalah dengan menilai ini ialah ekspresi berlebihan protein pengikat mikrotubulus boleh menyebabkan penstabilan (cth, [16,234]) yang mungkin tidak dapat dilihat pada tahap endogen. Walau bagaimanapun, potensi timbal balik antara tubul ER dan mikrotubul ini akan penting untuk dipertimbangkan pada masa hadapan, paling tidak kerana mikrotubul yang stabil akan menjadi landasan ideal untuk pengangkutan kinesin-1 tubul ER lain.

3.1.4. Interaksi ER dengan Actin Cytoskeleton

Dalam sel haiwan, mikrotubulus memainkan peranan dominan dalam pembentukan semula ER melalui mekanisme yang berbeza-beza yang diterangkan di atas, manakala dalam tumbuhan, alga, dan beberapa kulat, motilitas berasaskan aktin adalah kunci (disemak dalam [236]).

Penstriman sitoplasma, aliran arah pemacu myosin sitoplasma, juga memainkan peranan dalam dinamik ER sel tumbuhan [237,238]. Menariknya, ER novel dan petak berkaitan mikrotubule (EMAC) telah dikenal pasti dalam tumbuhan yang berlabuh pada mikrotubul, dengan itu. menentang aliran ini [239]. Begitu juga, persimpangan ER tiub yang stabil juga telah diperhatikan untuk dikaitkan dengan mikrotubul [240].

Keperluan yang mengejutkan untuk menambat ER juga telah dilihat dalam nematod C. elegans, di mana kehilangan ER dan nesprin setempat sampul surat nuklear, ANC-1, membawa kepada pengaliran ER, mitokondria dan titisan lipid yang tidak terkawal disebabkan oleh daya yang dihasilkan sebagai wormcrawls [241]. Walau bagaimanapun, masih belum jelas apa yang diikat oleh komponen sitoskeletal ANC-1.

Dalam sel haiwan, motilitas ER dipacu myosin-V boleh menyumbang kepada pergerakan ER jarak dekat (cth, [211,242]). Tambahan pula, protein filamin boleh mengikat ER kepada aktin dalam fibroblas tikusembrionik [243] dan interaksi antara filamen ER dan aktin melalui myosin1c boleh menstabilkan kepingan [188].

Tahap pergantungan rangkaian ER pada sitoskeleton aktin berbeza antara jenis sel, kerana penyahpolimeran filamen aktin dengan cytochalasin mempunyai sedikit kesan pada pengedaran rangkaian ER dalam sel VERO [20], manakala dalam talian sel seperti epitelium Huh-7, penyahpolimeran aktin menghasilkan kepingan ER yang lebih kecil, kurang banyak pada pinggir sel dan kedudukan ER yang tidak teratur, dengan kawasan besar sel tanpa organel [188].

Tambahan pula, apabila mikrotubul dinyahpolimer, penarikan balik ER yang bergantung kepada aktin yang perlahan ke arah pusat sel dilihat pada beberapa [23,186,244] tetapi tidak semua [20] jenis sel yang dikultur, menunjukkan bahawa interaksi ER-aktin mempengaruhi morfologi ER. Yang penting, super -resolusi pengimejan sel hidup telah mendedahkan sambungan ERtubule bebas mikrotubule [38], yang mungkin disebabkan oleh motilitas berasaskan aktin.

3.2. Turun Turun Rangkaian

Tubul, simpang, dan kepingan yang membentuk retikulum endoplasma berubah-ubah mengikut masa. Malah unsur-unsur rangkaian yang ditubuhkan yang tidak sedang disusun semula secara aktif tidak pegun sebaliknya berayun di sekitar kedudukan. Memandangkan morfologi yang kompleks dan dinamik pantas ER, pengiraan gerakan ER merupakan cabaran semasa dalam bidang. Ukuran dinamik yang diterima secara meluas ialah anjakan kuasa dua min (MSD).

MSD ialah ukuran sejauh mana objek dijangka bergerak dalam masa tertentu. Untuk mengira MSD, pertama sekali perbezaan kedudukan antara objek pada masa awal dan objek pada masa kemudian ditemui.

Setiap pasangan mata yang dipisahkan oleh perbezaan masa yang sama (atau masa jeda) dipertimbangkan, dan perbezaan min dalam kedudukan untuk semua pasangan ini memberikan MSD pada masa jeda tertentu itu. Secara matematik, MSD, h∆r2(τ)i, ditakrifkan sebagai:

di mana x(t) dan y(t) memberikan kedudukan objek pada masa t dan τ ialah masa ketinggalan. Memasang undang-undang kuasa kepada MSD membolehkan usul itu diterangkan sebagai difusif, sub-difusif, atau super-difusif. Resapan, atau gerakan Brownian, menerangkan proses seperti pencampuran beransur-ansur kawasan berkepekatan tinggi dan rendah untuk membentuk taburan sekata. MSD untuk gerakan resapan mengikut h∆r2(τ)i ∝ τ. Resapan anomali ialah istilah yang digunakan untuk menggambarkan kes di mana MSD tidak meresap. Resapan super menerangkan pengangkutan aktif, seperti gerakan didorong protein motor, dan MSD mengikuti h∆r2(τ)i ∝ τ di mana 1 < < 2. Sebaliknya, gerakan sub-resap dikaitkan dengan gerakan dalam persekitaran yang sesak dan hasilnya dalam MSD dengan eksponen < 1.

Dengan menjejak titik dalam rangkaian ER dan mengira MSD trajektori ini, maklumat tentang dinamik komponen individu ER telah dijelaskan. Persimpangan ER telah didapati bergerak secara sub-difusi, dalam cara yang bergantung kepada mikrotubule [245]. Rawatan nocodazole mengurangkan bilangan simpang resap dan super-resap, menunjukkan bahawa interaksi dengan protein motor mungkin menjadi punca pergerakan simpang terarah. Tubul dalam rangkaian ER berayunsub-difusif secara umum, dengan purata eksponen MSD sebanyak 0.5 [25].

Keputusan ini adalah ketidaksetujuan dengan ramalan teori h∆r2(τ)i ∝ τ1/2 untuk polimersoscillating separa fleksibel secara terma dalam medium likat [246]. Keputusan ini menunjukkan bahawa pergerakan rangkaian adalah terhad, yang konsisten dengan pergerakan dalam persekitaran yang sesak seperti sitoplasma. Baru-baru ini, kontur penuh tubul individu juga telah dikesan, menghasilkan penerangan yang lebih terperinci mengenai dinamik tubul ER [27]. Taburan anjakan serenjang dari kedudukan tulang belakang tubul purata didapati untuk titik sepanjang kontur tubul.

Kesimetri, atau kecondongan, taburan ini telah dikira. Kecondongan yang ketara menunjukkan dinamik yang aktif dan didorong, manakala kedudukan dengan keceringan yang boleh diabaikan menggambarkan titik berayun secara terma, tanpa sebarang pengaruh aktif. Majoriti mata berayun secara terma, bagaimanapun, satu pertiga daripada mata yang dijejaki turun naik secara aktif. Penyempitan dinamik dan bonjolan dalam diameter tubul ER juga telah diperhatikan [38,181], walaupun ciri-ciri ayunan ini masih belum dianalisis secara mendalam. Hasil daripada kedua-dua kajian pengesanan MSD dan kontur, tubul ER dianggap terlalu berayun secara sub-difusi secara umum, dengan dinamik aktif berlaku sekali-sekala di sepanjang tulang belakang tubul. Turun naik sub-difusi berkemungkinan disebabkan oleh pergerakan dan kesesakan sitoplasma, manakala dinamik aktif mungkin disebabkan oleh protein motor atau tapak sentuhan membran dengan organel pemerdagangan.

Dinamik lembaran tidak dikaji secara terperinci seperti dinamik tiub. Ini mungkin disebabkan oleh kesukaran untuk mengukur pergerakan objek lamelar, terutamanya dalam sel hidup. Khususnya, kawasan lamelar ER selalunya terletak di bahagian sel yang lebih tebal berhampiran nukleus, di mana cahaya tidak fokus daripada pesawat pengimejan lain menjadikan penangkapan video yang menunjukkan hanya satu lapisan helaian ER mencabar. Walaupun dengan video yang jelas menunjukkan helaian ER, mengukur dinamik membran lamelar adalah mencabar kerana kekurangan kaedah yang diterima untuk menerangkan dinamik helaian. Dua ukuran dinamik helaian yang mungkin ialah halaju tepi helaian dan turun naik helaian luar satah. Untuk pengetahuan kami, kedua-dua pendekatan ini belum lagi dilaksanakan untuk helaian ER perinuklear dalam vivo. Ramalan teori telah dibuat untuk turun naik di luar pesawat kepingan membran.

MSD bagi undulasi ini diramalkan akan meningkat sebagai τ2/3 untuk membran bebas dan lebih perlahan, seperti ln(τ), untuk membran di bawah ketegangan [246]. Secara eksperimen, beberapa kajian telah mempertimbangkan dinamik ER lamelar di pinggir sel. Joensuu et al. [188] mendapati bahawa lokasi dan dinamik helaian periferalER bergantung pada tatasusunan filamen aktin dan fokus. Lembaran ER didapati secara dinamik disusun semula sebagai tindak balas kepada pergerakan struktur aktin. Kehilangan aktin menyebabkan lembaran ER memenuhi ruang yang ditinggalkan dan pembentukan struktur aktin baru menyebabkan pembukaan fenestrasi dalam lembaran ER. Dinamik helaian juga dikaji.

Helaian berubah-ubah di kawasan kecil dan tidak menunjukkan keutamaan untuk arah dalam sel yang tidak dirawat. Rawatan dengan perencat pempolimeran aktin, latrunculinA, meningkatkan pergerakan sisi helaian serta perkadaran helaian yang mengalami pembelahan, pelakuran atau transformasi ke dalam tubul. Kajian yang diperincikan dalam bahagian ini menunjukkan bahawa turun naik struktur yang ditubuhkan dalam ER adalah kompleks, pelbagai. , dan dipengaruhi oleh banyak organel dan proses subselular. Interaksi antara dinamik ER dan dinamik organel dan struktur subselular lain baru mula difahami dan penyelidikan yang bermanfaat dalam bidang ini dijangka tidak lama lagi.

3.3. Dinamik Komponen Membran dan Lumenal

Proses yang dijalankan oleh ER melibatkan banyak protein transmembran dan lumenal, kebanyakannya bergerak untuk mencari rakan kongsi yang berinteraksi. Dinamik protein ini, serta lipid yang membentuk membran ER, boleh menjejaskan dinamik keseluruhan organel.

Teknik pendarfluor seperti pengesanan zarah tunggal (SPT), pemulihan pendarfluor selepas pelunturan foto (FRAP), dan spektroskopi korelasi pendarfluor (FCS, disemak [247]) telah digunakan untuk mengukur pergerakan lipid dan protein. Simulasi komputer juga telah digunakan untuk mengkaji dinamik objek yang tertanam dalam membran, kerana probe pendarfluor yang digunakan untuk mengesan objek subselular dianggap menghalang dinamik. Kepekatan tinggi pewarna pendarfluor Rhodamine dicadangkan untuk menyebabkan seret hidrodinamik, mengurangkan pekali resapan objek yang menarik sehingga 20% [248].

Beberapa sifat membran diketahui mempengaruhi dinamik komponen transmembran dan lumenal: rakit lipid, kepekatan protein, status lipatan protein, interaksi sitoskeletal, dan ketegangan membran. Rakit lipid adalah domain lipiddan protein berkelompok yang bergerak dalam dwilapisan [249]. Resapan didapati lebih perlahan dengan faktor dua dalam rakit lipid [250], dan lipid dan protein boleh menjadi sementara terhad kepada rakit ini, di mana gerakan sub-resap yang terhalang diperhatikan [251].

Kepekatan protein yang lebih tinggi dalam dwilapisan lipid juga diketahui memperlahankan resapan sisi [252], dengan simulasi menyimpulkan bahawa resapan sisi dalam membran yang sangat sesak adalah faktor 5-10 lebih perlahan daripada dalam membran cair [253]. Eksperimen FCS juga menunjukkan bahawa status lipatan protein transmembran mempengaruhi pergerakannya dalam membran ER. Beberapa protein telah dianalisis, yang kesemuanya didapati bergerak secara sub-difusi [254]. Eksponen anomali VSVG yang tidak dilipat didapati lebih rendah daripada itu. daripada bentuk terlipatnya.

Ini menyerlahkan dinamik yang lebih terhalang bagi protein terungkap. Pengikatan calnexin, protein pendamping transmembran, kepada VSVG yang terbentang menyebabkan peningkatan dalam eksponen anomali sehingga gerakan itu tidak dapat dibezakan daripada bentuk terlipat. Keputusan ini menunjukkan bahawa calnexin boleh menghalang pembentukan struktur tidak bergerak berbahaya bagi protein terungkap. Perlanggaran antara domain sitoplasma protein transmembran dan filamen sitoskeletal juga diketahui memperlahankan pergerakan sisi dalam dwilapisan lipid [255], seperti yang ditunjukkan untuk reseptor transferrin (TfR) pada membran plasma. Dalam keadaan biasa, pergerakan TfR yang perlahan dan terhad diperhatikan; apabila aktin dinyahpolimer dengan latrunculin, resapan bebas diperhatikan [256].

Eksperimen pengaktifan foto dalam sel daun tembakau bagaimanapun mendapati bahawa protein transmembran dalam ER mempamerkan dinamik yang lebih perlahan dan meresap apabila dirawat dengan latrunculin B berbanding dengan dinamik aktif yang diperhatikan dalam sel yang tidak dirawat [257]. Ini berkemungkinan besar disebabkan oleh penyusunan semula ER yang dipacu myosin dalam sel tumbuhan (Bahagian 3.1.4). Satu lagi contoh proteindinamik transmembran yang diubah oleh interaksi sitoskeletal ialah gerakan tapak keluar ER. ERESmove sub-diffusively sepanjang tubul ER dalam cara yang bergantung kepada mikrotubule [61,180].

Eksponen anomali yang lebih rendah dan pekali resapan yang lebih kecil diukur apabila sel dirawat dengan nocodazole, menunjukkan bahawa aktiviti mikrotubular menggalakkan dinamik ERES. Dalam simulasi, mengenakan ketegangan pada membran, seperti yang akan berlaku dengan aktiviti motor, meningkatkan pekali resapan sisi lipid dalam dwilapisan, tanpa mengubah eksponen anomali mereka [258]. Eksponen anomali adalah sub-difusif, dengan nilai ~0.75 diperhatikan untuk semua ketegangan membran. Dinamik juga didapati bergantung kepada arah dalam simulasi komputer.

Penyimpangan dalam arah berserenjang dengan bilayer didapati terhad, manakala gerakan sisi dalam satah dwilapisan tidak [259]. Jika digabungkan, keputusan ini menunjukkan bahawa dinamik lipid membran dan protein transmembran adalah kompleks dan bergantung kepada komposisi dan keadaan lipidbilayer, dan selepas interaksi dengan sitoskeleton. Dinamik substrat dalam lumen ER juga telah diukur secara eksperimen. Penyebaran translasi protein dalam lumen ER pertama kali diterokai secara eksperimen menggunakan protein pendarfluor hijau (GFP) pada tahun 1999 [260]. Pergerakan GFP dalam lumen ER didapati jauh lebih perlahan daripada dalam sitoplasma dan dalam mitokondria.

Dinamik calreticulin, protein pendamping lumenal, didapati bergantung pada persekitaran lipatan ER [261]. Dalam sel senyap, calreticulin didapati mudah menyampel keseluruhan ER, manakala pekali resapan yang lebih perlahan diperhatikan dalam sel yang memetabolismekan secara aktif. Eksperimen pengesanan zarah tunggal mendedahkan bahawa kedua-dua calreticulin dan protein HaloTag lumen yang disasarkan ER bergerak dengan halaju yang lebih perlahan di persimpangan ER berbanding di tubul [181]. Populasi yang lebih cepat telah berkurangan apabila pengurangan ATP, menunjukkan bahawa dinamik pengantaraan protein motor yang bergantung kepada ATP dari ER boleh menyumbang kepada dinamik komponen lumenal. Perbezaan halaju ini antara tubul dan simpang tidak diperhatikan untuk calnexin pendamping transmembran.

Rawatan sel Cos-7 dengan latrunculin B membawa kepada dinamik protein lumenal yang lebih pantas, selain mengeluarkan N-glycans daripada protein yang diminati [262]. Kajian ini, bersama-sama dengan eksperimen menggunakan TfR yang diterangkan di atas [256], menunjukkan bahawa aktin mungkin memainkan peranan utama mengawal gerakan protein dan lipid dalam lumen dan membran ER. Hubungan sebab akibat antara gerakan ER dan gerakan komponen lumenal atau membran terikat masih belum dibuat.

Walau bagaimanapun, beberapa hipotesis telah dicadangkan. Georgiades et al. mencadangkan bahawa ayunan tubul ER menggalakkan pencampuran bahan tindak balas dalam lumen, mempercepatkan proses biosintetik yang dilakukan dalam ER [25]. Begitu juga, Stadler et al. mencadangkan bahawa gerakan ERES disebabkan oleh turun naik ERnetwork, yang sangat bergantung kepada mikrotubule [180].

Holcman et al. mengambil pendekatan yang berbeza dan mencadangkan bahawa pengecutan seperti peristalsis yang bergantung kepada ATP dalam diameter ERtubule menjana pengangkutan aktif komponen lumenal [181]. Adalah jelas bahawa pergerakan ER dan dinamik komponen pemastautin ER dikaitkan, dan difikirkan bahawa gerakan ER meningkatkan kecekapan proses selular yang dijalankan dalam organel, walaupun ini belum disahkan.

For more information:1950477648nn@gmail.com