Zell-Zell-Fusogene - Cell–cell fusogens

Zell-Zell-Fusogene sind Glykoproteine , die die Fusion von Zell-Zell-Membranen erleichtern . Zell-Zell - Fusion ist von entscheidenden Bedeutung für die Verschmelzung von Gameten Genome und der Entwicklung von Organen in mehrzelligen Organismen. Eine Zell-Zell-Fusion tritt auf, wenn sowohl das Aktin-Zytoskelett als auch die fusogenen Proteine ​​sich richtig über die Zellmembran hinweg anordnen. Dieser Prozess wird durch Aktin-getriebene Membranvorsprünge angeführt.

Identifikatoren

Auswirkungen von EFF-1 und AFF-1 auf die Vesikelmorphologie.

EFF-AFF sind die Identifikatoren für Typ-1- Glykoproteine , die Zell-Zell-Fusogene bilden. Sie wurden zuerst bei EFF-1 identifizierten Mutanten wurden auf „Block gefunden Zellfusion in allen epidermalen und Vulva Epithelien“ in der Spulwurm , Caenorhabditis elegans . EFF-AFF ist eine Familie von Typ-I- Membran-Glykoproteinen , die als Zell-Zell-Fusogene fungieren, benannt nach "Anchor Cell Fusion Failure". Da bekannt war, dass EFF-1-Mutanten erfolgreich die Ankerzelle und (Uterussaum) utse Syncytium fusionierten, um eine kontinuierliche Uterus-Vulva-Tube zu erzeugen, wo diese Verbindungen versagten, wurden AFF-1-Mutanten entdeckt. AFF-1 wurde für diesen Prozess zusätzlich zur Fusion heterologer Zellen in C. elegans als notwendig erachtet . Die Transmembranformen dieser Proteine besitzen wie die meisten viralen Fusogene eine N-terminale Signalsequenz, gefolgt von einem langen extrazellulären Teil, einer vorhergesagten Transmembrandomäne und einem kurzen intrazellulären Schwanz. "Eine auffallende Konservierung der Position und Anzahl aller 16 Cysteine im extrazellulären Teil" von EFF-AFF-Proteinen aus verschiedenen Nematodenarten legt nahe, dass diese Proteine ​​in einer ähnlichen 3D-Struktur gefaltet sind, die für ihre fusogene Aktivität essentiell ist. Die Proteine ​​AFF-1 und EFF-1 von C. elegans sind essentiell für die Zell-Zell-Fusion in der Entwicklung und können Insektenzellen verschmelzen. "Daher umfassen FFs eine alte Familie von zellulären Fusogenen, die die Fusion fördern können, wenn sie auf einem Viruspartikel exprimiert werden."

Prozess

Zell-Zell-Fusogene sind Proteine, die die Plasmamembranfusion zwischen verschiedenen Zellen fördern. Um als Fusogen zu gelten, muss es für die Fusion erforderlich sein, unbekannte Membranen verschmelzen und bei Bedarf auf der Fusionsmembran vorhanden sein. Diese Zellen umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt: Gameten, Trophoblasten, Epithel- und andere Entwicklungszellen. Diese Fusogene vermitteln die Zell-Zell-Fusion und können Neuronenreparaturen, Autofusion und Versiegelung der Phagosomen durchführen. Obwohl diese Proteine ​​ähnliche Funktionen zwischen Zellen fördern, haben sie individuelle Mechanismen. Diese werden als unilaterale (eine Fusionsmembran muss vorhanden sein) und bilaterale (gleiche oder unterschiedliche Fusogene sind an beiden Membranen vorhanden) bezeichnet. Die meisten fusogenen Mechanismen beginnen mit einer Hemifusion, aber der Mechanismus für Zell-Zell-Fusogene besteht aus vier separaten Schritten.

Schritt

1. Zellen müssen sich identifizieren und nahe beieinander sein.
2. Es kommt zu einer Hemifusion.
3. Die Fusionspore in der Hemifusionsstruktur öffnet sich und ermöglicht so die Verschmelzung der Zellinhalte.
4. Die Zellen verbinden sich vollständig durch die Porenerweiterung.

Anwendungen

Rollen bei der Gametenbefruchtung

Zell-Zell-Fusogene haben mehrere verschiedene Anwendungen. Diese chemischen Mittel können eine bedeutende Rolle bei der sexuellen und asexuellen Fortpflanzung spielen, indem sie die Verschmelzung der Membrandoppelschichten fördern. Bei der sexuellen Fortpflanzung wurde nachgewiesen, dass bei Mäusen einige obligatorische Spermien-Ei-Fusogene für die Verschmelzung verantwortlich sind; zwei besondere Proteine ​​waren IZUMO1 und CD9. Nach dem Vergleich der Daten von Experimenten mit Pflanzen, Pilzen und Wirbellosen wurde festgestellt, dass mehrere entscheidende Gene für die Befruchtung verantwortlich sein könnten. Wie bei Hefen wurden jedoch keine Gene gefunden, die für den Befruchtungsprozess geeignet waren. In letzter Zeit wurde ein weiteres Protein als Gametenfusogen (HAP2 oder GCS1) klassifiziert. Wie im vorherigen Beispiel kommt dieses Protein in Pflanzen, Protisten und Wirbellosen vor. Dieses Fusogen ähnelt dem zuvor erwähnten eukaryontischen somatischen Fusogen EFF-1. Das Vorhandensein von HAP2 induziert eine Hemifusion und die Vermischung des Zellinhalts. Betrachtet man jedoch die asexuelle Fortpflanzung, können somatische Zellen auch eine Zell-Zell-Fusion oder Selbstfusion durchlaufen. Zwei besondere beobachtete Fusogene waren SO und MAK-2. Es gibt Hinweise darauf, dass diese Proteine ​​eine effiziente Proteinkonzentration und -lokalisierung kontrollieren und regulieren.

Rollen bei der neuronalen Reparatur

Im medizinischen Bereich werden Experimente durchgeführt, um die Verwendung von Zell-Zell-Fusogenen bei der Reparatur von axonalen Nerven zu testen und ihre Nützlichkeit mit anderen Nervenzellen zu bestimmen. Die aktuelle Methode zur Nervenreparatur besteht darin, die abgeschnittenen Nervenenden zu vernähen. Dies hat einen langen Erholungsprozess mit einer geringen Funktionalitätsrate der reparierten Nerven. Bei der Betrachtung von Zell-Zell-Fusogenen als mögliche Antwort teilten die Forscher diese Fusogene basierend auf Fusionsmechanismen in zwei Gruppen ein: Zellaggregation und Membranmodifikation. Es wurde gefunden, dass ein fusogenes PEG in beide Gruppen passt. Es war dieses Fusogen, das die Wiederherstellung von Nervenzellen beim Menschen ermöglichte. Sobald die Operationen innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens (12 Stunden für die Reparatur menschlicher Nerven und 24 Stunden für die Behandlung von Ischiasratten) stattfanden, war die Genesung des Patienten fast erfolgreich. Mit dieser Forschung besteht Potenzial für die Reparatur menschlicher Nerventransplantate. Einige mögliche Anwendungen von Zell-Zell-Fusogenen, die untersucht wurden, sind Krebsimpfstoffe und die Regeneration geschädigter Zellen. Darüber hinaus könnte jeder periphere Nerv im Körper repariert werden und übertragenes Gewebe könnte funktionieren, sobald die Sinne zurückkehren. Schließlich könnte auch jede Operation an Nerven repariert werden, was zu einer schnelleren Genesung führt.

Siehe auch

• Zellmembran
• Zelldifferenzierung
• Fusionsmechanismus
• Kräfte zwischen den Doppelschichten bei der Membranfusion
• Fusion der Lipiddoppelschicht

Verweise

Externe Links

• Biochemie und Molekularbiologie bei Curlie