Ориентация деления клеток - это направление, по которому образуются новые дочерние клетки . Ориентация клеточного деления важна для морфогенеза , клеточной судьбы и тканевого гомеостаза. Нарушения ориентации клеточного деления приводят к порокам развития и раку тканей. Факторами, которые влияют на ориентацию клеточного деления, являются форма клетки, [1] [2] [3] анизотропная локализация определенных белков и механическое напряжение. [4]
Значение для морфогенеза
Ориентация клеточного деления является одним из механизмов, который формирует ткань во время развития и морфогенеза. Наряду с изменениями формы клеток, перестройками клеток, апоптозом и ростом ориентированное деление клеток изменяет геометрию и топологию живой ткани, чтобы создавать новые органы и формировать организмы. Воспроизводимые паттерны ориентированных делений клеток были описаны во время морфогенеза эмбрионов дрозофилы, эмбрионов Arabidopsis thaliana , [5] куколки дрозофилы , [6] эмбрионов рыбок данио [7] и ранних эмбрионов мышей. Ориентированные деления клеток способствуют удлинению тканей и снятию механического напряжения. В то время как в первом случае ориентированное деление клеток действует как активный участник морфогенеза, во втором случае это пассивный ответ на внешнее механическое напряжение. [8]
Влияние на гомеостаз тканей
В некоторых тканях, таких как столбчатый эпителий, клетки делятся вдоль плоскости эпителия. Такие подразделения вставляют в слой эпителия новообразованные клетки. Нарушение ориентации клеточных делений приводит к образованию клетки из эпителия и наблюдается на начальных стадиях рака.
Регулирование
Более века назад Оскар Хертвиг предположил, что ориентация клеточного деления определяется формой клетки (1884 г.), известной как правило Гертвига . [9] В эпителии клетки «считывают» свою форму через специфические соединения клеток, называемые трехклеточными соединениями (TCJ). TCJ обеспечивают механические и геометрические ключи для устройства веретена, чтобы гарантировать, что клетки делятся вдоль его длинной оси. [10] Несколько факторов могут регулировать форму клеток и, следовательно, ориентацию клеточного деления. Среди этих факторов - анизотропное механическое напряжение. Этот стресс может быть результатом внешней механической деформации, создаваемой внутриклеточно из-за неизотропной локализации определенных белков.
Рекомендации
- ↑ Besson S, Dumais J (апрель 2011 г.). «Универсальное правило симметричного деления растительных клеток» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (15): 6294–9. Bibcode : 2011PNAS..108.6294B . DOI : 10.1073 / pnas.1011866108 . PMC 3076879 . PMID 21383128 .
- ^ Минц Н., Пиль М. (апрель 2012 г.). «Прогнозирование положения и ориентации плоскости разделения». Тенденции в клеточной биологии . 22 (4): 193–200. DOI : 10.1016 / j.tcb.2012.01.003 . PMID 22321291 .
- ^ Мартинес П., Аллсман Л., Бракке К. А., Хойт С., Хейс Дж., Расмуссен К. Г. (октябрь 2017 г.). «Использование трехмерной формы растительных клеток для прогнозирования вероятности ориентации деления клеток». bioRxiv 10.1101 / 199885 .
- ^ Louveaux M, Julien JD, Mirabet V, Boudaoud A, Hamant O (июль 2016 г.). «Ориентация плоскости деления клеток на основе растягивающего напряжения у Arabidopsis thaliana» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 113 (30): E4294–303. DOI : 10.1073 / pnas.1600677113 . PMC 4968720 . PMID 27436908 .
- ^ Wendrich, Jos R .; Вейерс, Дольф (01.07.2013). «Эмбрион Arabidopsis как миниатюрная модель морфогенеза». Новый фитолог . 199 (1): 14–25. DOI : 10.1111 / nph.12267 . ISSN 1469-8137 . PMID 23590679 .
- ^ Guirao B, Rigaud SU, Bosveld F, Bailles A, López-Gay J, Ishihara S, Sugimura K, Graner F, Bellaïche Y (декабрь 2015 г.). «Единая количественная характеристика развития эпителиальной ткани» . eLife . 4 : e08519. DOI : 10.7554 / eLife.08519 . PMC 4811803 . PMID 26653285 .
- ^ Кампиньо П., Берндт М., Ранфт Дж., Рислер Т., Минк Н., Гейзенберг С.П. (декабрь 2013 г.). «Ориентированные на напряжение деления клеток ограничивают анизотропное натяжение ткани при эпителиальном распространении во время эпиболии у рыбок данио». Природа клеточной биологии . 15 (12): 1405–14. arXiv : 1505.01642 . DOI : 10.1038 / ncb2869 . PMID 24212092 . S2CID 8896291 .
- ^ Ранфт Дж., Басан М., Элгети Дж., Джоанни Дж. Ф., Прост Дж., Юлихер Ф. (декабрь 2010 г.). «Разжижение тканей путем деления клеток и апоптоза» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 107 (49): 20863–8. Bibcode : 2010PNAS..10720863R . DOI : 10.1073 / pnas.1011086107 . PMC 3000289 . PMID 21078958 .
- ^ Хертвиг О. (1884). "Das Problem der Befruchtung und der Isotropie des Eies. Eine Theorie der Vererbung". Jenaische Zeitschrift für Naturwissenschaft . 18 : 274.
- ^ Босвельд Ф., Маркова О., Гирао Б., Мартин К., Ван З., Пьер А., Балакирева М., Гауг I, Эйнсли А., Кристофору Н., Любенский Д. К., Минк Н., Беллаиш И. (февраль 2016 г.). «Эпителиальные трехклеточные соединения действуют как сенсоры формы межфазных клеток для ориентации митоза» . Природа . 530 (7591): 495–8. Bibcode : 2016Natur.530..495B . DOI : 10,1038 / природа16970 . PMC 5450930 . PMID 26886796 .