Hyalin является белок выделяется из кортикальных гранул одного оплодотворенного животного яйца . Высвобожденный гиалин модифицирует внеклеточный матрикс оплодотворенной яйцеклетки, чтобы блокировать связывание других сперматозоидов с яйцеклеткой, и известен как медленный блок для полиспермии . У всех животных есть этот медленный блокирующий механизм.
Гиалин - это большой кислый белок, который помогает эмбриональному развитию. Белок обладает сильными адгезионными свойствами, которые могут помочь в дифференцировке клеток и в качестве компонента предотвращения полиспермии. Он образует гиалиновый слой, который покрывает поверхность яйца после осеменения.
Структура [ править ]
Его физическая структура состоит из основных и второстепенных компонентов. Один из них нитевидный, с гибкими молекулами, содержащими на конце головку глобулярного домена. Его конформация сохраняется в основном за счет дисульфидных связей, поскольку практически все цистеиновые аминокислоты находятся в дисульфидной форме, но также гидрофобные силы и солевые связи стабилизируют молекулу. [1] Длина нити составляет около 75 нм, а головка имеет форму булавы с диаметром 12 нм. Существует изоформа молекулы с более длинной нитью 125 нм. [2] Обе формы этих нитей часто складываются сами по себе, делая белок неоднородным, что приводит к плохо рассасывающимся пятнам на геле. Это делает точную массу неопределенной, так как белок очень трудно очистить. По оценкам, масса составляет около 350 кДа. Около 2-3% его массы составляют углеводы. Агрегаты гиалина также образуются за счет связывания головок белка, а гиалин остается связанным с высокомолекулярным основным белком на протяжении всей очистки. [2]
Длина мРНК гиалина составляет около 12 т.п.н. Он кодирует приблизительно 25% кислотных остатков и только 3,5% основных остатков. [1] В его последовательности находится область, содержащая тандемные повторы примерно из 84 аминокислот. Эта последовательность высоко консервативна между видами и считается адгезивным субстратом гиалина. Была создана рекомбинантная часть этой последовательности и проверены ее адгезионные свойства. Было обнаружено, что он такой же липкий, как и нативный гиалин. Антитела связывались с рекомбинантным гиалином и блокировали его адгезию, как и нормальный гиалин. Затем было обнаружено, что область тандемного повтора находится на нитевидной части гиалина, когда с ней связываются антитела. Может присутствовать до 21 такого длинного повтора, что составляет 230 кДа от общей массы и две трети филаментозной области. Эти повторы не похожи ни на что в генбанке, что делает гиалин уникальным белком. [3]
Эмбриональное развитие [ править ]
Местоположение в ячейке [ править ]
Гиалин находится в корковых гранулах яйца. Здесь белок находится в изолированной форме. [1] Кортикальные гранулы мигрируют к внутренней плазматической мембране, где они остаются неактивными до тех пор, пока клетка не деполяризуется. [4] На данный момент весь белок имеет материнское происхождение. Гиалин ограничен частью кортикальных гранул, показывая, что эти пузырьки содержат достаточно гиалина, чтобы поддерживать клетку и формировать слой гиалина до стадии гаструляции. Другой источник гиалина находится в цитоплазме. Это тоже происходит по материнской линии. Слой гиалина, который покрывает зародыш, образуется даже после удаления гиалина из кортикальных гранул, показывая, что этот вторичный резервуар существует. [5] Новый гиалин не экспрессируется до тех пор, пока не сформируется гаструла. Об этом свидетельствует накопление мРНК гиалина. Эта мРНК экспрессируется вокруг бластопора на границе энтодерма- эктодерма, которая богата шероховатой эндоплазматической сетью. На апикальной поверхности клеток эктодермы появился новый гиалин . [6] Его также нужно было специально продавать, как это было в корковых гранулах. Гиалин не проникает в энтодерму. Было выявлено, что некоторые моноклональные антитела переносят молекулы на апикальную поверхность эктодермальных клеток. Материнский гиалин сохраняется на протяжении всего развития и появляется в архентероне гаструлы. Поскольку один и тот же ген геномной ДНК кодирует как материнский, так и новый гиалин, должен произойти некоторый альтернативный сплайсинг, чтобы антитела несли правильный гиалин в нужную область. [3]
Формирование гиалинового слоя [ править ]
Структура гиалина зависит от ионов кальция. Он стабилизирует против денатурации из-за высоких концентраций NaCl в морской воде. Стабилизация происходит, когда концентрация составляет всего 1 мМ. Кальций также вызывает осаждение гиалина и образование агрегатов с самим собой и другими белками. Для этого потребуется более высокая концентрация кальция. Другой двухвалентный ион, Mg2 +, вызывает дальнейшее осаждение гиалина. Действуя в одиночку, магний не может вызвать осаждение, но усиливает эффект осаждения кальция. [7]
Как указывалось ранее, гиалиновый слой покрывает внешнюю поверхность эмбриона. Как только яйцеклетка оплодотворена, корковые гранулы экзоцитируют свое содержимое во внеклеточный матрикс. Когда это происходит, гиалин вступает в контакт с ионами кальция и растворяется. Связывание с кальцием также вызывает взаимодействия гиалин-белок, создавая агрегаты самого себя и других белков. [7] В результате образуется гелеобразный слой, а вокруг яйца образуется гиалиновый слой. Гиалиновый слой вырастает до 2–3 мм в толщину в течение пятнадцати минут после осеменения. [3] Этот слой формируется во внеклеточном матриксе и действует как адгезивное вещество для бластомеров.
Функция [ править ]
Гиалиновый слой отвечает за адгезию и правильную ориентацию клеток эмбриона. В процессе развития определенные клетки изменяют свое сродство связывания с гиалином. Гиалин помогает клеткам дифференцироваться в половинки животного и растительного происхождения во время оогенеза, используя ионы цинка и лития. Цинк увеличивает количество осажденного гиалина, в то время как литий сохраняет раствор гиалина вокруг кальция. Таким образом, цинк вызывает анимализирующий эффект, поскольку связывание клеток бластулы будет более сильным, в то время как более слабое прикрепление клеток будет формировать вегетативную половину. [8] Клетки могут дальше дифференцироваться, если они приобретут сродство к другим мембранам. Инвагинация бластулы происходит, когда энтодерма теряет сродство к гиалину, в то время как эктодерма сохраняет его. [9] Это приводит к краеугольной форме гаструлы, когда разные слои формируются в отдельные биологические системы.
Гиалин оказывает вторичный эффект, помогая при полиспермии, когда находится в гиалиновом слое. Оболочка оплодотворения - это прочный механический барьер, который блокирует проникновение дополнительных сперматозоидов в клетку. Он создается продуктами, выделяемыми корковыми гранулами. Под оболочкой оплодотворения находится гиалиновый слой, который покрывает рецепторы сперматозоидов в плазматической мембране яйцеклетки. Если оболочка оплодотворения не образуется или не диссоциирует, только гиалиновый слой блокирует полиспермию. [10]
Внешние ссылки [ править ]
- ^ а б в Стивенс, RE; Кейн, RE (1970). «Некоторые свойства гиалина. Нерастворимый в кальции белок гиалинового слоя яйца морского ежа» . Журнал клеточной биологии . 44 (3): 611–617. DOI : 10,1083 / jcb.44.3.611 . PMC 2107978 . PMID 4190067 .
- ^ a b Адельсон, Дэвид Л .; Alliegro, Mark C; Макклей, Дэвид Р. (1992). "Об ультраструктуре гиалина, белка клеточной адгезии внеклеточного матрикса зародыша морского ежа" . Журнал клеточной биологии . 116 (5): 1283–1289. DOI : 10,1083 / jcb.116.5.1283 . PMC 2289348 . PMID 1371289 .
- ^ a b c Wessel, Gary M .; Берг, Линнеа; Адельсон, Дэвид Л .; Кэннон, Гейл; Макклей, Дэвид Р. (1998). «Молекулярный анализ гиалина - субстрата для клеточной адгезии в гиалиновом слое зародыша морского ежа». Биология развития . 193 (2): 115–126. DOI : 10,1006 / dbio.1997.8793 . PMID 9473317 .
- ^ Метезе, Джон С .; Блэк, Стивен; Макклей, Дэвид Р. (1997). «Регулируемый экзоцитоз и последовательное строительство внеклеточного матрикса, окружающего зиготу морского ежа». Биология развития . 186 (1): 16–26. DOI : 10,1006 / dbio.1997.8585 . PMID 9188749 .
- ^ Шуэль, Герберт; Дандекар, Прамила; Шуэль, Регина (1982). «Мочевина партеногенетически активирует корковую реакцию и удлинение микроворсинок в яйцах морского ежа Strongylocentrotus purpuratus». Биологический бюллетень . 163 (2): 285–293.
- ^ Макклей, Дэвид Р .; Финк, Рэйчел Д. (1982). «Гиалин морского ежа: внешний вид и функции в развитии». Биология развития . 92 (2): 285–293. DOI : 10.1016 / 0012-1606 (82) 90175-0 .
- ^ a b Робинсон, Джон Дж. (1988). «Роли Ca2 +, Mg2 + и NaCl в модулировании реакции самоассоциации гиалина, основного белкового компонента экстраэмбрионального гиалинового слоя морского ежа» . Биохимический журнал . 256 : 225–228. DOI : 10.1042 / bj2560225 . PMC 1135391 . PMID 2464994 .
- ^ Тимурян, H; Часовщик, G (1975). "Бластула морского ежа: степень клеточной детерминации" . Американский зоолог . 15 (3): 607–627. DOI : 10.1093 / ICB / 15.3.607 .
- ^ Густафсон, Т .; Вольперт, Л. (1967). "Клеточное движение и контакт в морфогенезе морского ежа". Биологические обзоры . 42 (3): 442–498. DOI : 10.1111 / j.1469-185x.1967.tb01482.x .
- ^ Шуэль, Герберт (1984). «Предотвращение полиспермического оплодотворения морских ежей». Биологический бюллетень . 167 (2): 271–309. DOI : 10.2307 / 1541277 . JSTOR 1541277 .
