Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Тельца включения представляют собой агрегаты определенных типов белков, обнаруженных в нейронах , ряде тканевых клеток, включая красные кровяные тельца , бактерии , вирусы и растения . Тельца включения, состоящие из скоплений множества белков, также обнаруживаются в мышечных клетках, пораженных миозитом с телец включения и наследственной миопатией с тельцами включения . [1]

Тельца включения в нейронах могут накапливаться в цитоплазме или ядре и связаны со многими нейродегенеративными заболеваниями . [2] Включение тела в нейродегенеративных заболеваний являются агрегаты неправильно свернутых белков ( агресом ) и являются отличительными чертами многих из этих заболеваний, в том числе тельцами Леви в деменций телец Леви и болезнь Паркинсона , neuroserpin телец включения называемых Collins тела в семейной энцефалопатии с включением neuroserpin органов , [3] тела включения вБолезнь Хантингтона , включения Паппа-Лантоса при множественной системной атрофии и различные тельца включения при лобно-височной деменции, включая тельца Пика . [4] Тельца бунина в мотонейронах являются основным признаком бокового амиотрофического склероза . [5]

Другие обычные клеточные включения часто представляют собой временные включения накопленных белков, жиров, секреторных гранул или других нерастворимых компонентов. [6]

Тельца включения обнаруживаются у бактерий в виде частиц агрегированного белка. Они имеют более высокую плотность, чем многие другие компоненты ячеек, но пористые. [7] Они обычно представляют собой участки размножения вирусов в бактерии или эукариотической клетке и обычно состоят из белков вирусного капсида . Тельца включения содержат очень мало белка-хозяина, рибосомных компонентов или фрагментов ДНК / РНК. Они часто почти исключительно содержат сверхэкспрессированный белок и агрегацию и, как сообщается, являются обратимыми. Было высказано предположение, что тельца включения представляют собой динамические структуры, образованные несбалансированным равновесием между агрегированными и растворимыми белками Escherichia coli.. Появляется все больше информации, указывающей на то, что образование телец включения происходит в результате внутриклеточного накопления частично свернутых экспрессированных белков, которые агрегируются посредством нековалентных гидрофобных или ионных взаимодействий или их комбинации. [ необходима цитата ]

Состав [ править ]

Тельца включения имеют неединичную (единую) липидную мембрану. Классически считается, что белковые тельца включения содержат неправильно свернутый белок . Однако это оспаривается, поскольку зеленый флуоресцентный белок иногда флуоресцирует в телец включения, что указывает на некоторое сходство с нативной структурой, и исследователи извлекли свернутый белок из телец включения. [8] [9] [10]

Механизм образования [ править ]

Когда гены одного организма экспрессируются в другом организме, образующийся белок иногда образует тельца включения. Это часто верно, когда пересекаются большие эволюционные дистанции: например, кДНК, выделенная из Eukarya и экспрессируемая как рекомбинантный ген в прокариотах, рискует образованием неактивных агрегатов белка, известных как тельца включения. Хотя кДНК может правильно кодировать транслируемую мРНК , полученный в результате белок появится в чужеродном микроокружении. Это часто имеет фатальные последствия, особенно если целью клонирования является получение биологически активного белка.. Например, у прокариот не обнаружены эукариотические системы для модификации углеводов и мембранного транспорта . Внутреннее микроокружение прокариотической клетки ( pH , осмолярность ) может отличаться от микроокружения исходного источника гена . Механизмы сворачивания белка также могут отсутствовать, и гидрофобные остатки, которые обычно остаются скрытыми, могут быть открыты и доступны для взаимодействия с аналогичными открытыми участками на других эктопических белках. Системы обработки для расщепления и удаления внутренних пептидов также отсутствовали бы у бактерий . Первоначальные попытки клонировать инсулин в бактерии страдали от всех этих недостатков. Кроме того, в прокариотической клетке также будет отсутствовать точный контроль, который может поддерживать концентрацию белка на низком уровне , а сверхэкспрессия может привести к заполнению клетки эктопическим белком, который, даже если бы он был правильно свернут, выпал бы в осадок , насыщая окружающую среду. . [ необходима цитата ]

В нейронах [ править ]

Тельца включения представляют собой агрегаты белка , связанного со многими нейродегенеративных заболеваний , накопленные в цитоплазме или ядре из нейронов . [2] Тельца включения, состоящие из скоплений множества белков, также обнаруживаются в мышечных клетках, пораженных миозитом с телец включения и наследственной миопатией с тельцами включения . [1]

Тельца включения в нейродегенеративных заболеваний являются агрегаты неправильно свернутых белков ( агресом ) и являются отличительными чертами многих из этих заболеваний, в том числе тельцами Леви в деменций телец Леви и болезнь Паркинсона , neuroserpin телец включения называемых Collins тела в семейной энцефалопатии с включением neuroserpin органов , телец включения при болезни Хантингтона включения Паппа-Лантоса при множественной системной атрофии и различные тельца включения при лобно-височной деменции, включая тельца Пика . [11] Тельца бунина в мотонейронах являются основным признаком бокового амиотрофического склероза . [5]

В красных кровяных тельцах [ править ]

Обычно эритроцит не содержит включений в цитоплазме. Однако это может наблюдаться из-за определенных гематологических нарушений.

Есть три вида включений красных кровяных телец:

  1. Органеллы развития
    1. Тельца Хауэлла-Джолли : маленькие круглые фрагменты ядра, образовавшиеся в результате кариорексиса или ядерного распада позднего ретикулоцита, окрашенные в красновато-синий цвет с помощью красителя Райта .
    2. Базофильные штрихи - это мелкие или грубые штрихи, окрашивающие включения от темно-синего до пурпурного, которые появляются в эритроцитах на высохшем пятне Райта.
    3. Тельца Паппенгеймера - сидеротические гранулы, которые представляют собой маленькие, неправильные, темные гранулы, которые появляются около периферии молодого эритроцита в пятне Райта.
    4. Полихроматофильные эритроциты - молодые эритроциты, у которых больше нет ядра, но все еще содержат некоторую РНК.
    5. Кабот кольцо - кольцо , как структуры , и может появляться в эритроцитах в мегалобластной анемии или в тяжелых анемиях , отравлении свинцом , а в dyserythropoiesis , в котором эритроциты разрушаются до освобождения из костного мозга .
  2. Аномальное осаждение гемоглобина
    1. Тела Хайнца [12] - круглые тела, преломляющие включения, не видимые на морилке Райта. Лучше всего их идентифицировать при наджизненном окрашивании основными красителями.
    2. Включения гемоглобина H - альфа-талассемия , зеленовато-синие тельца включения появляются во многих эритроцитах после инкубации четырех капель крови с 0,5 мл крезилового синего в течение 20 минут при 37 ° C.
  3. Включение простейших
    1. Малярия
    2. Бабезия

В лейкоцитах [ править ]

Включения иммуноглобулина, называемые тельцами Рассела , обнаруживаются в атипичных плазматических клетках . Тельца Рассела слипаются друг с другом в большом количестве, смещая ядро ​​клетки к краю, и тогда клетка называется клеткой Мотта . [13]

В вирусах [ править ]

Смотрите также: Вироплазма
Вирус чумы собак с цитоплазматическим включением (мазок крови, окраска Райта )

Примеры вирусных телец включения у животных:

Цитоплазматический эозинофильный (ацидофильный) -

  • Пуховые тельца при коровьей оспе
  • Тела Негри при бешенстве
  • Гварнери тела в коровьей оспой , натуральной оспы (оспа)
  • Тела Пашена при натуральной оспе (натуральной оспе)
  • Тела Боллинджера при птичьей оспе
  • Тела моллюсков в Molluscum contagiosum
  • Эозинофильные тельца включения при язвенной болезни с тельцами включения

Ядерный эозинофильный (ацидофильный) -

  • Коровьи тельца типа А у вируса простого герпеса и вируса ветряной оспы
  • Тела Торреса в желтой лихорадке
  • Тельца Каудри типа B при полиомиелите и аденовирусе

Ядерно- базофильный -

  • Тельца Кудри типа B при аденовирусе
  • « Совиный глаз » при цитомегаловирусе

И ядерные, и цитоплазматические-

  • Тела Вартина – Финкельдея при кори и ВИЧ / СПИДе

Примеры вирусных телец включения в растениях [14] включают скопления вирусных частиц (например, для вируса мозаики огурца [15] ) и скопления вирусных белков (например, цилиндрические включения потивирусов [16] ). В зависимости от растения и семейства растительных вирусов эти включения могут быть обнаружены в клетках эпидермиса, клетках мезофилла и клетках устьиц при правильном окрашивании растительной ткани. [17]

В бактериях [ править ]

Полигидроксиалканоаты (ПГА) продуцируются бактериями в виде телец включения. Размер гранул PHA ограничен в E. coli из-за ее небольшого размера. [18] Тельца включения бактериальных клеток не так многочисленны внутриклеточно по сравнению с эукариотическими клетками.

Выделение белков [ править ]

От 70% до 80% рекомбинантных белков, экспрессируемых E. coli , содержатся в телец включения (то есть в белковых агрегатах). [19] Очистка экспрессированных белков от телец включения обычно требует двух основных этапов: экстракция телец включения из бактерий с последующей солюбилизацией очищенных телец включения. Солюбилизация тел включений часто включает обработку денатурирующими агентами, такими как мочевина или гуанидинхлорид в высоких концентрациях, для деагрегации разрушенных белков. Ренатурация следует за обработкой денатурирующими агентами и часто состоит из диализа и / или использования молекул, которые способствуют рефолдингу денатурированных белков (включая хаотопные агенты [20] и шапероны). [21]

Псевдовключения [ править ]

Псевдовключения - это инвагинации цитоплазмы в ядра клеток , которые могут давать вид внутриядерных включений. Они могут появиться при папиллярной карциноме щитовидной железы . [22]

Заболевания, связанные с тельцами включения [ править ]

См. Также: Список телец включения, которые помогают в диагностике кожных заболеваний.
БолезньПораженные клетки
Миозит с включенными тельцамимышечные клетки
Боковой амиотрофический склероздвигательные нейроны
Деменция с тельцами Левинейроны головного мозга

Заболевания с тельцами включения отличаются от болезней амилоида тем, что тельца включения обязательно представляют собой внутриклеточные агрегаты белка, где амилоид может быть внутриклеточным или внеклеточным. Амилоид также требует полимеризации белка, в то время как тельца включения этого не делают. [23]

Предотвращение телец включения в бактериях [ править ]

Тельца включения часто состоят из денатурированных агрегатов неактивных белков. Хотя ренатурация телец включения может иногда приводить к солюбилизации и восстановлению активных белков, этот процесс все еще очень эмпирический, неопределенный и малоэффективный. За прошедшие годы было разработано несколько методов предотвращения образования телец включения. Эти методы включают:

  • Использование более слабых промоторов для замедления скорости экспрессии белка.
  • Использование плазмид с низким числом копий [24]
  • Совместная экспрессия шаперона (такого как GroES-GroEL и DnaK-DnaJ-GrpE) [25]
  • Использование специфических штаммов E. coli , таких как (AD494 и Origami) [26]
  • Слияние целевого белка с растворимым партнером [27]
  • Снижение температуры выдавливания

См. Также [ править ]

  • JUNQ и IPOD
  • Белок, связывающий мальтозу
  • Тельца включения ортопоксвируса
  • Полиглюкозановая болезнь тела взрослых
  • Ядерные тела
  • Гранулы стресса
  • П-тела

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b «Спорадический миозит с включенным телом» . NORD (Национальная организация по редким заболеваниям) . Проверено 12 марта 2021 года .
  2. ^ a b Чунг, Чанг Геон; Ли, Хёсанг; Ли, Сон Бэ (1 сентября 2018 г.). «Механизмы токсичности белков при нейродегенеративных заболеваниях» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 75 (17): 3159–3180. DOI : 10.1007 / s00018-018-2854-4 . PMC 6063327 . PMID 29947927 .  
  3. ^ «Энцефалопатия, семейная, с включениями нейросерпинов (ID концепции: C1858680) - MedGen - NCBI» . www.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 6 апреля 2021 года .
  4. ^ Cruts М, Gijselinck я, ван - дер - Zee J, Engelborghs S, WILS H, Pirici D, Rademakers R, Vandenberghe R, Dermaut B, Martin JJ, ван Duijn C, Peeters K, Sciot R, Сантенс P, De Pooter T, Маттейссенс М., Ван ден Брок М., Куйт И., Веннекенс К., Де Дейн П.П., Кумар-Сингх С., Ван Брокховен С. (24 августа 2006 г.). «Нулевые мутации в програнулине вызывают убиквитин-положительную лобно-височную деменцию, связанную с хромосомой 17q21». Природа . 442 (7105): 920–4. Bibcode : 2006Natur.442..920C . DOI : 10,1038 / природа05017 . PMID 16862115 . S2CID 4423699 .  
  5. ^ а б Хардиман, О; Аль-Чалаби, А; Чио, А (5 октября 2017 г.). «Боковой амиотрофический склероз» (PDF) . Обзоры природы. Праймеры для болезней . 3 : 17071. DOI : 10.1038 / nrdp.2017.71 . PMID 28980624 . S2CID 1002680 .   
  6. ^ Проиллюстрирована медицинский словарь Дорленд в (32 - е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Saunders / Elsevier. 2012. с. 928. ISBN 9781416062578.
  7. ^ Сингх, Суриндер Мохан; Панда, Амуля Кумар (01.04.2005). «Солюбилизация и рефолдинг белков бактериальных телец включения» . Журнал биологии и биоинженерии . 99 (4): 303–310. DOI : 10,1263 / jbb.99.303 . PMID 16233795 . S2CID 24807019 . Тельца включения - это плотные, преломляющие электроны частицы агрегированного белка, обнаруженные как в цитоплазматическом, так и в периплазматическом пространствах E. coli.  во время высокого уровня экспрессии гетерологичного белка. Обычно предполагается, что высокий уровень экспрессии ненативного белка (более 2% клеточного белка) и высокогидрофобного белка более склонен к накоплению в виде телец включения в E. coli.. В случае белков, имеющих дисульфидные связи, ожидается образование белковых агрегатов в виде телец включения, поскольку восстанавливающая среда бактериального цитозоля ингибирует образование дисульфидных связей. Диаметр сферических телец включения бактерий варьирует от 0,5 до 1,3 мкм, а белковые агрегаты имеют аморфную или паракристаллическую природу в зависимости от локализации. Тельца включения имеют более высокую плотность (~ 1,3 мг / мл), чем многие из клеточных компонентов, и поэтому могут быть легко отделены высокоскоростным центрифугированием после разрушения клеток. Тела включения, несмотря на то, что они являются плотными частицами, сильно гидратированы и имеют пористую структуру.
  8. ^ Biochem Biophys Res Com 328 (2005) 189-197
  9. ^ Белок Eng 7 (1994) 131-136
  10. ^ Biochem Biophys Res Comm 312 (2003) 1383-1386
  11. ^ Cruts М, Gijselinck я, ван - дер - Zee J, Engelborghs S, WILS H, Pirici D, Rademakers R, Vandenberghe R, Dermaut B, Martin JJ, ван Duijn C, Peeters K, Sciot R, Сантенс P, De Pooter T, Маттейссенс М., Ван ден Брок М., Куйт И., Веннекенс К., Де Дейн П.П., Кумар-Сингх С., Ван Брокховен С. (24 августа 2006 г.). «Нулевые мутации в програнулине вызывают убиквитин-положительную лобно-височную деменцию, связанную с хромосомой 17q21». Природа . 442 (7105): 920–4. Bibcode : 2006Natur.442..920C . DOI : 10,1038 / природа05017 . PMID 16862115 . S2CID 4423699 .  
  12. ^ Heinz + Bodies в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
  13. ^ Товарищи, IW; Выщелачивание, IH; Smith, PG; Toghill, PJ; Доран, Дж (июнь 1990 г.). «Карциноидная опухоль общего желчного протока - новое осложнение синдрома фон Гиппеля-Линдау» . Кишечник . 31 (6): 728–9. DOI : 10.1136 / gut.31.6.728 . PMID 2379881 . 
  14. ^ «Вирусы растений, обнаруженные во Флориде, и их включения» . Университет Флориды. Архивировано 24 марта 2012 года.CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  15. ^ "Включения Cucumovirus мозаики огурца (CMV)" . Университет Флориды. Архивировано 19 февраля 2012 года.CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  16. ^ «Включения Potyviridae, найденные во Флориде» . Университет Флориды. Архивировано 19 февраля 2012 года.CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  17. ^ «Материалы и методы обнаружения вирусных включений» . Университет Флориды. Архивировано 19 февраля 2012 года.CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
  18. ^ Jiang XR, Ван H, Шен Чен GQ (2015). «Разработка бактериальных форм для увеличения накопления включений». Метаболическая инженерия . 29 : 227–237. DOI : 10.1016 / j.ymben.2015.03.017 . PMID 25868707 . 
  19. ^ Ян, Чжун и др. «Высокоэффективное производство растворимых белков из нерастворимых телец включения двухступенчатым методом денатурирования и рефолдинга». PloS one 6.7 (2011): e22981.
  20. ^ Сингх, Суриндер Мохан; Панда, Амуля Кумар (апрель 2005 г.). «Солюбилизация и рефолдинг белков бактериальных телец включения» . Журнал биологии и биоинженерии . 99 (4): 303–310. DOI : 10,1263 / jbb.99.303 . ISSN 1389-1723 . PMID 16233795 . S2CID 24807019 .   
  21. ^ Розенцвейг, Рина; Nillegoda, Nadinath B .; Mayer, Matthias P .; Букау, Бернд (ноябрь 2019). «Шаперонная сеть Hsp70». Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 20 (11): 665–680. DOI : 10.1038 / s41580-019-0133-3 . ISSN 1471-0080 . PMID 31253954 . S2CID 195739183 .   
  22. ↑ Глава 20 в: Митчелл, Ричард Шеппард; Кумар, Винай; Аббас, Абул К .; Фаусто, Нельсон (2007). Базовая патология Роббинса . Филадельфия: Сондерс. ISBN 978-1-4160-2973-1. 8-е издание.
  23. ^ Росс; Пуарье (2004). «Агрегация белков и нейродегенеративные заболевания». Природная медицина . 10 Приложение: S10-7. DOI : 10.1038 / nm1066 . PMID 15272267 . S2CID 205383483 .  
  24. ^ Дмовски, Михал; Ягура-Бурдзы, Гражина (2013). «Активные стабильные поддерживающие функции в плазмидах с низким числом копий грамположительных бактерий II. Пост-сегрегационные системы уничтожения» . Польский журнал микробиологии . 62 (1): 17–22. DOI : 10,33073 / PJM-2013-002 . ISSN 1733-1331 . PMID 23829073 .  
  25. ^ Polissi, A .; Гоффин, Л .; Георгопулос, К. (август 1995 г.). «Ответ на тепловой шок Escherichia coli и развитие бактериофага лямбда» . FEMS Microbiology Reviews . 17 (1–2): 159–169. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.1995.tb00198.x . ISSN 0168-6445 . PMID 7669342 .  
  26. ^ Цзян, Шэнн-Цзун; Ценг, Шинн-Шуенн; Ву, Вунь-Цай; Чен, Ген-Хунг (19.06.2002). «Повышенная экспрессия куриного цистатина в виде слитой формы тиоредоксина в Escherichia coli AD494 (DE3) pLysS и его влияние на предотвращение размягчения геля сурими». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 50 (13): 3731–3737. DOI : 10.1021 / jf020053v . ISSN 0021-8561 . PMID 12059151 .  
  27. ^ Во, Дэвид С. (2016). «Замечательная способность повышать растворимость мальтозосвязывающего белка Escherichia coli». Постэпы Биохимии . 62 (3): 377–382. ISSN 0032-5422 . PMID 28132493 .