Septin - Septin

Hujayraning bo'linishi / GTP bilan bog'langan oqsil
Identifikatorlar
BelgilarCell_Div_GTP_bd
PfamPF00735
Pfam klanCL0023
InterProIPR000038

Septinlar guruhidir GTP -majburiy oqsillar ifoda etilgan umuman eukaryotik hujayralar bundan mustasno o'simliklar.[1][2][3] Turli xil septinlar hosil bo'ladi oqsil komplekslari bir-birlari bilan. Ushbu komplekslar qo'shimcha ravishda iplar, halqalar va dokalarga yig'ilishi mumkin. Septinlar hujayralar tarkibida boshqalarni lokalizatsiya qilish orqali ishlaydi oqsillar, yoki oqsillarni biriktirishi mumkin bo'lgan iskala bilan ta'minlash yoki oldini olish uchun to'siq hosil qilish orqali diffuziya molekulalar hujayraning bir bo'linmasidan boshqasiga,[2][3][4][5] yoki ichida hujayra korteksi membrana bilan bog'langan oqsillarning tarqalishiga to'siq sifatida.[6]

Septinlar uyali jarayonlarni lokalizatsiyalash joyida joylashgan hujayraning bo'linishi va hujayra membranasi ixtisoslashtirilgan tuzilmalar yoqadigan joylarda siliya yoki flagella hujayra tanasiga biriktirilgan.[4] Xamirturush xujayralarida ular hujayraning bo'laklarini ajratib, hujayralarni bo'linishi paytida strukturaviy qo'llab-quvvatlash uchun iskala quradilar septum, shundan kelib chiqqan holda ular o'zlarining nomlarini olishadi.[3] Inson hujayralarida olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, septinlar atrofida qafaslar qurishadi patogen bakteriyalar, ularni immobilizatsiya qiladigan va boshqa hujayralarga kirib ketishining oldini oladigan.[7]

Filament hosil qiluvchi oqsillar sifatida septinlarni uning bir qismi deb hisoblash mumkin sitoskelet.[4] Qutbsiz iplarni hosil qilishdan tashqari, septinlar birlashadi hujayra membranalari, hujayra korteksi, aktin iplari va mikrotubulalar.[4][6]

Tuzilishi

septin polipeptid zanjirining sxematik domen tuzilishi
a) septin molekulasining sxemasi, bir tomoniga GTP bog'lanish sohasi va boshqa tomoniga polipeptid zanjirining N va C terminalari.
b) septin heterogeksamerik kompleksining sxemasi (odam septinlari), bu erda turli xil septinlar o'zlarining GTP bog'lanish domenlari yoki N va C terminalari orqali bir-biri bilan bog'lanadi. Kompleksning simmetriyasiga e'tibor bering
v) septin komplekslari qanday qilib tekislanib, septin iplarini hosil qilishi mumkinligi sxematik

Septinlar P-halqa -NTPase oqsillar ularning vazni 30-65 kDa gacha. Septinlar turli xil ökaryotik turlar orasida yuqori darajada saqlanib qolgan. Ular o'zgaruvchan uzunlikdagi boy prolinadan iborat N-terminali bilan Asosiy fosfoinozit majburiy motif membrana assotsiatsiyasi uchun muhim, a GTP-majburiy domen, yuqori darajada saqlanib qolgan Septin noyob elementi domeni va a C-terminali kengaytma, shu jumladan o'ralgan lasan turli uzunlikdagi domen.[4]

Septinlar o'zlarining tegishli GTP-ulanish domenlari orqali yoki ularning N- va C-terminalari orqali o'zaro ta'sir o'tkazadilar. Turli xil organizmlar septinlarning turlicha sonini ifoda etadi va shu simmetrik oligomeralar hosil bo'ladi. Masalan, odamlarda Sept7-Sept6-Sept2-Sept2-Sept6-Sept7 bitta kompleksni, xamirturushda Cdc11-Cdc12-Cdc3-Cdc10-Cdc10-Cdc3-Cdc12-Cdc11 boshqasini tashkil qiladi. Keyinchalik bu komplekslar birlashib hujayralardagi qutbsiz iplar, filament to'plamlar, kataklar yoki halqa tuzilmalarini hosil qiladi.[4]

Hodisa

Septinlar topilgan qo'ziqorinlar, hayvonlar va ba'zi bir ökaryotik suv o'tlari ammo o'simliklarda topilmaydi.[1]

Xamirturushda

Septinlar Saccharomyces cerevisiae(lyuminestsent mikrograf)
• Yashil: septinlar (AgSEP7-GFP )
• Qizil: hujayra konturi (faza kontrasti )
• Miqyos satri: 10 mkm

Ettita turli xil septinlar mavjud Saccharomyces cerevisiae. Ulardan beshtasi mitoz bilan shug'ullanadi, ikkitasi (Spr3 va Spr28) o'ziga xosdir sporulyatsiya.[2][3] Mitotik septinlar (Cdc3, Cdc10, Cdc11, Cdc12, Shs1) davomida kurtak bo'ynida halqa tuzilishini hosil qiladi. hujayraning bo'linishi.[2][4] Ular tomurcuk-saytni tanlashda, joylashishni aniqlashda ishtirok etadilar mitotik mil, qutblangan o'sish va sitokinez. Sporulyatsion septinlar (Spr3, Spr28) Cdc3 va Cdc11 bilan birgalikda prospektoriya membranalarining chetlariga joylashadi.[2]

Tashkilot

Septinlar hujayra korteksida septin korteksi deb ataladigan ixtisoslashgan mintaqani hosil qiladi.[8] Septin korteksi butun davomida bir nechta o'zgarishlarga uchraydi hujayra aylanishi: Birinchi ko'rinadigan septin tuzilishi - bu ~ 15 min oldin paydo bo'lgan aniq halqa kurtak paydo bo'lishi. Keyin kurtak paydo bo'lishi, halqa an shaklini olish uchun kengayadi soat soati ona-kurtak bo'yin atrofida. Davomida sitokinez, septin korteksi er-xotin halqaga bo'linib, oxir-oqibat yo'qoladi. Qanday qilib septin korteksi bunday keskin o'zgarishlarga duch kelishi mumkin, garchi ba'zi funktsiyalari uni barqaror tuzilishni talab qilishi mumkin bo'lsa? FRAP Tahlillar shuni ko'rsatdiki, bo'ynidagi septinlarning aylanishi davomida bir necha bor o'zgarib turadi hujayra aylanishi. Asosiy, funktsional konformatsiya past aylanish tezligi (muzlatilgan holat) bilan ajralib turadi, bu davrda septinlar bo'ladi fosforillangan. Strukturaviy o'zgarishlar septin korteksining (suyuqlik holati) tomonidan beqarorlashtirilishini talab qiladi deposforillanish gacha kurtak paydo bo'lishi, halqaning bo'linishi va hujayra ajratish.[3]

Septin korteksining tarkibi nafaqat butun davomida o'zgarib turadi hujayra aylanishi shuningdek, ona-kurtak o'qi bo'ylab. Septin tarmog'ining bunday qutbliligi ba'zilarining kontsentratsiyasini ta'minlaydi oqsillar birinchi navbatda bo'yinning ona tomoniga, ba'zilari markazga, boshqalari esa kurtak sayt.

Vazifalar

Iskala

Septinlar iskala vazifasini bajaradi, ko'pchilikni jalb qiladi oqsillar. Ushbu protein komplekslari ishtirok etadi sitokinez, xitin yotqizish, hujayra qutblanish, sport shakllanishi, morfogenez nazorat punkti, mil hizalama nazorat punkti va kurtak saytini tanlash.

Sitokinez

Qovurilgan xamirturush sitokinez ikkita septinga bog'liq, keraksiz jarayonlar orqali amalga oshiriladi: ishga qabul qilish va qisqarish aktomiyozin halqasi va shakllanishi septum tomonidan pufakcha bilan birlashma plazma membranasi. Septindan farqli o'laroq mutantlar, bitta yo'lning buzilishi faqat kechikishga olib keladi sitokinez, to'liq bajarilmasligi hujayraning bo'linishi. Demak, septinlar eng yuqori oqim darajasida harakat qilishi taxmin qilinmoqda sitokinez.

Hujayraning qutblanishi

Keyin izotrop -apikal kirish kurtakli xamirturush, kortikal go'yoki ekzistist va qutbli, apikal qutbdan butungacha delokalizatsiya qilingan plazma membranasi kurtak, lekin ona hujayradan emas. Bo'yindagi septin halqasi membranani oldini oladigan kortikal to'siq bo'lib xizmat qiladi diffuziya ikkala bo'lim o'rtasidagi ushbu omillardan. Ushbu assimetrik taqsimot septinda bekor qilinadi mutantlar.

Ba'zi shartli septin mutantlar shakllantirmang kurtaklar ularning normal eksenel joylashishida. Bundan tashqari, bo'ynidagi er-xotin halqada ba'zi kurtaklarni tanlash omillarining lokalizatsiyasi yo'qoladi yoki bezovtalanadi. mutantlar. Bu shuni ko'rsatadiki, septinlar eksenel ravishda bunday omillar uchun biriktiruvchi joy bo'lib xizmat qilishi mumkin tomurcuklanma hujayralar.

Ipli qo'ziqorinlarda

Ular kashf etilganidan beri S. cerevisiae, septin gomologlar boshqasida topilgan ökaryotik turlari, shu jumladan ipli qo'ziqorinlar. Filamentli zamburug'lardagi septinlar bitta shaklda turli xil shakllarni namoyish etadi hujayralar, bu erda ular filamentli tomonlarni nazorat qiladi morfologiya.[9][10]

Candida albicans

The genom ning C. albicans kodlaydi gomologlar hammaga S. cerevisiae septinlar. Cdc3 va Cdc12 genlarisiz Candida albicans ko'payishi mumkin emas, boshqa septinlar morfologiyaga ta'sir qiladi va xitin yotqizish, ammo muhim emas. Candida albicans septin tuzilmalarining ko'rinishini aniqlaydigan vegetativ o'sishning turli morfologiyalarini namoyish qilishi mumkin. Yangi shakllanmoqda gifalar asosda septin halqasini, gifal septatsiya joylarida juft halqalarni va gifal uchlarida septin qopqoqni hosil qiladi. Uzaygan septin-iplar sferikni o'rab oling xlamidosporalar. Septatsiya joyidagi septinlarning ikki halqasi ham o'sish polaritesiga ega bo'lib, o'sib boruvchi uchi halqasi demontaj qilinadi, bazal halqa esa buzilmagan.[9]

Aspergillus nidulans

Beshta septinlar topilgan A. nidulans (AnAspAp, AnAspBp, AnAspCp, AnAspDp, AnAspEp). AnAspBp septatsiya joylarida bitta halqalarni hosil qiladi, natijada ular ikki halqaga bo'linadi. Bundan tashqari, AnAspBp filial paydo bo'lgan joylarda uzuk hosil qiladi va u o'sib ulg'aygan sari tarmoqqa aylanib boradi. Kabi C. albicans, juft halqalar qutblanishni aks ettiradi gfa. Bo'lgan holatda Aspergillus nidulans qutblanish ko'proq bazal halqani (halqa gifal o'sish uchidan uzoqda) demontaj qilish yo'li bilan uzatiladi, apikal halqani buzilmasdan qoldiradi, potentsial o'sishga ko'rsatma sifatida.[2][9]

Ashbya gossypii

Septinlar Ashbya gossypii(lyuminestsent mikrograf) • Yashil: septinlar (AgSEP7-GFP )
• Qizil: hujayra konturi (faza kontrasti )
• Mozaikali: uzilib qolgan septin halqasini 3 o'lchovli qayta qurish
• Shkala satrlari: 10 mkm

The ascomycete A. gossypii egalik qiladi gomologlar hammaga S. cerevisiae septinlar, ulardan biri takrorlangan (AgCDC3, AgCDC10, AgCDC11A, AgCDC11B, AgCDC12, AgSEP7). In Vivo jonli ravishda AgSep7p- tadqiqotlariGFP septinlarning uzluksiz birikishini aniqladilar gifal o'sib borayotgan uchlari va filial shakllanish joylariga yaqin uzuklar,[2] va ichiga assimetrik dallanadigan nuqtalar bazasidagi tuzilmalar. Uzuklar yasalgan iplar o'sadigan uchlariga yaqin uzun va tarqoq, uchidan esa uzoqroq va ixcham. Davomida septum shakllanishi, septin uzuk juft halqani hosil qilish uchun ikkiga bo'linadi. Agcdc3Δ, Agcdc10Δ va Agcdc12Δ o'chirish mutantlar noto'g'riligini ko'rsatish morfologiya va nuqsonli aktin - halqa shakllanishi, xitin - halqa shakllanishi va sporulyatsiya. Yo'qligi sababli septa, septinni yo'q qilish mutantlar juda sezgir va bitta zarar gfa natijada to'liq bo'lishi mumkin lizis yosh miselyum.

Hayvonlarda

Septinlardan farqli o'laroq xamirturush va boshqasidan farqli o'laroq sitoskeletal hayvonlarning tarkibiy qismlari, septinlar hujayralarda uzluksiz tarmoq hosil qilmaydilar, balki tarkibida bir nechta tarqalgan sitoplazma ning hujayra korteksi. Ular bilan birlashtirilgan aktin to'plamlar va mikrotubulalar. Masalan, septin tashkilotining to'g'ri fazoviy nazorati uchun aktilni biriktiruvchi oqsil anillin zarur.[5] In sperma hujayralari ning sutemizuvchilar, septinlar dumida halqa deb ataladigan barqaror halqani hosil qiladi. Sichqonlarda (va, ehtimol, odamlarda ham) nuqsonli halqa shakllanishi erkaklarning bepushtligiga olib keladi.[4][5]

Inson

Odamlarda septinlar ishtirok etadi sitokinez, siliyum shakllanishi va neyrogenez boshqa oqsillarni jalb qilish yoki diffuziya to'sig'i sifatida xizmat qilish qobiliyati orqali. Septinlar uchun kodlovchi 13 xil inson geni mavjud. Ushbu genlar tomonidan ishlab chiqarilgan septin oqsillari har biri o'zining asoschisi nomi bilan atalgan to'rtta oilaga birlashtirilgan: (i) SEPT2 (1-SEPT, SEPT4, 5-SEPT ), (ii) SEPT3 (9-SEPT, SEPT12 ), (iii) SEPT6 (SEPT8, SEPT10, SEPT11, 14-SEPT ) va (iv) SEPT7. Septin oqsil komplekslari birlashtirilib yoki hetero- hosil qiladi.geksamerlar (uch xil guruhdan tanlangan monomerlarni o'z ichiga olgan holda va har bir guruhdan monomer ikki nusxada mavjud; 3 x 2 = 6) yoki hetero-oktamerlar (to'rt xil guruhdagi monomerlar, har bir monomer ikki nusxada mavjud; 4 x 2 = 8). Ushbu hetero-oligomerlar o'z navbatida iplar va halqalar kabi yuqori darajadagi tuzilmalarni hosil qiladi.[4][5][1]

Septinlar atrofida qafasga o'xshash tuzilmalarni hosil qiladi bakterial patogenlar immobilizatsiya zararli mikroblar va ularning sog'lom hujayralarga kirib borishini oldini olish. Ushbu uyali mudofaa tizimidan davolanish usullarini yaratish uchun foydalanish mumkin dizenteriya va boshqalar kasalliklar. Masalan, Shigella a bakteriya bu o'limga olib keladi diareya odamlarda. Hujayradan hujayraga tarqalish uchun, Shigella bakteriyalar rivojlanadi aktin -polimer mikroblarni qo'zg'atadigan va ularga qo'shni xujayra hujayralariga kirishga imkon beradigan "quyruq". Immunitet reaktsiyasining bir qismi sifatida inson hujayralari hujayralar to'g'risida signal beruvchi oqsil ishlab chiqaradi TNF-a yuqtirgan xujayra xujayrasi ichidagi mikroblarni o'rab olish uchun septin iplarining qalin to'plamlarini keltirib chiqaradi.[11] Ushbu septin kataklariga tushib qolgan mikroblar parchalanadi avtofagiya.[12] Septinlarda uzilishlar va mutatsiyalar ichida genlar ular uchun ushbu kod sabab bo'lishi mumkin leykemiya, yo'g'on ichak saratoni kabi neyrodejenerativ sharoitlar Parkinson kasalligi va Altsgeymer kasalligi. Buning uchun potentsial terapiya, shuningdek dizenteriya kabi bakterial sharoitlar uchun Shigella, tanani kuchaytirishi mumkin immunitet tizimi bilan giyohvand moddalar TNF-a xatti-harakatlarini taqlid qiluvchi va septin hujayralarining ko'payishiga imkon beruvchi.[7]

Caenorhabditis elegans

Nematod qurtida Caenorhabditis elegans ikkitasi bor genlar septinlar va septin komplekslari uchun kodlash tetramerik UNC59-UNC61-UNC61-UNC59 kompleksidagi ikki xil septinni o'z ichiga oladi. Septinlar C. tanlanganlar joyga jamlanganda dekolte borozkasi va shpindel midbody davomida hujayraning bo'linishi. Septinlar hujayra migratsiyasi va aksonni boshqarishda ham ishtirok etadi C. tanlanganlar.[2]

Mitoxondriyada

Lokalizatsiyalangan septin mitoxondriya mitoxondriyal septin (M-septin) deb nomlanadi. Bu aniqlandi CRMP Rivojlanayotgan kalamush miyasida / CRAM bilan ta'sir qiluvchi oqsil.[13]

Tarix

Septinlar 1970 yilda kashf etilgan Leland H. Xartvel va haroratni sezgir bo'lgan ekrandagi hamkasblar mutantlar ta'sir hujayraning bo'linishi (CD mutantlari) xamirturushda (Saccharomyces cerevisiae ). Ekranda to'rtta mutant aniqlandi sitokinez cheklovchi haroratda. Tegishli genlar to'rtta asl septinlarni ifodalaydi, ScCDC3, ScCDC10, ScCDC11, va ScCDC12.[3][4] Buzilgan sitokinezga qaramay, hujayralar davom etdi tomurcuklanma, DNK sintezi va yadro bo'limi natijada katta natijalarga erishildi ko'p yadroli uzun, cho'zilgan kurtaklari bo'lgan hujayralar. 1976 yilda elektronni tahlil qilish mikrograflar ~ 20 teng masofada aniqlandi kurashlar 10-nm iplar yovvoyi turdagi, ammo septin-mutant hujayralarida emas, ona-kurtak bo'yni atrofida.[3][4][9] Immunofloresans tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, septin oqsillar kokalatsiyalash bo'ynidagi septin halqasiga.[4][9] Barcha to'rtta septinlarning lokalizatsiyasi shartli ravishda buziladi Sccdc3 va Sccdc12 septin oqsillarining o'zaro bog'liqligini ko'rsatadigan mutantlar. Ushbu topilmani kuchli qo'llab-quvvatlash tomonidan ta'minlandi biokimyoviy tadqiqotlar: To'rt original septin birgalikda tozalangan kuni yaqinlik ustunlari, kodlangan beshinchi septin oqsili bilan birgalikda ScSEP7 yoki ScSHS1. Tozalangan yangi paydo bo'lgan xamirturushdan septinlar, Drosophila, Ksenopus va sutemizuvchi hujayralar o'zlarini birlashtira oladi in vitro iplarni hosil qilish uchun.[9] Septinlarning o'zaro ta'siri in vitro shakllantirmoq heteropentamerlar filamentlarga birlashtiriladigan narsalar batafsil o'rganilgan S. cerevisiae.

Tozalangan iplarning mikrografiyalari septinlarni ona-kurtak o'qiga parallel ravishda tashkil etish imkoniyatini oshirdi. Elektron mikrograflarda ko'rilgan 10-nm chiziqlar iplar orasidagi o'zaro ta'sirning natijasi bo'lishi mumkin. Septin tashkiloti uchun muhim omillarga ega bo'lmagan mutant shtammlar bu fikrni qo'llab-quvvatlaydi. Uzluksiz uzuklar o'rniga septinlar o'chirish mutantlarida ona-kurtak o'qi bo'ylab yo'naltirilgan barlarni hosil qiladi ScGIN4, ScNAP1 va ScCLA4.

Adabiyotlar

  1. ^ a b v Neubauer, K; Zieger, B (2017). "Sutemizuvchilarning Septin interaktomi". Hujayra va rivojlanish biologiyasidagi chegaralar. 5: 3. doi:10.3389 / fcell.2017.00003. PMC  5293755. PMID  28224124.
  2. ^ a b v d e f g h men Weirich CS, Erzberger JP, Barral Y (2008). "GTPazalar septinlar oilasi: arxitektura va dinamikasi". Nat. Rev. Mol. Hujayra biol. 9 (6): 478–89. doi:10.1038 / nrm2407. PMID  18478031. S2CID  2640351.
  3. ^ a b v d e f g Duglas LM, Alvarez FJ, McCreary C, Konopka JB (2005). "Xamirturush modellari tizimida va patogen zamburug'larda septin funktsiyasi". Eukaryotik hujayra. 4 (9): 1503–12. doi:10.1128 / EC.4.9.1503-1512.2005. PMC  1214204. PMID  16151244.
  4. ^ a b v d e f g h men j k l m Mostowy S, Cossart P (2012). "Septinlar: sitoskeletning to'rtinchi komponenti". Nat. Rev. Mol. Hujayra biol. 13 (3): 183–94. doi:10.1038 / nrm3284. PMID  22314400. S2CID  2418522.
  5. ^ a b v d Kinoshita M (2006). "Septin iskala xilma-xilligi". Curr. Opin. Hujayra biol. 18 (1): 54–60. doi:10.1016 / j.ceb.2005.12.005. PMID  16356703.
  6. ^ a b Ko'priklar, AA; Gladfelter, AS (2015 yil 10-iyul). "Hujayra korteksidagi septin shakli va funktsiyasi". Biologik kimyo jurnali. 290 (28): 17173–80. doi:10.1074 / jbc.R114.634444. PMC  4498057. PMID  25957401.
  7. ^ a b Mascarelli A (2011 yil dekabr). "Septin oqsillari bakterial mahbuslarni qamrab oladi: mikroblarni qo'zg'atuvchilardan uyali himoya terapevtik salohiyatga ega". Tabiat. doi:10.1038 / tabiat.2011.9540. S2CID  85080734.
  8. ^ Gladfelter, AS; Pringl, JR; Lew, DJ (dekabr 2001). "Xamirturushli ona-kurtak bo'ynidagi septin korteksi". Mikrobiologiyaning hozirgi fikri. 4 (6): 681–9. doi:10.1016 / s1369-5274 (01) 00269-7. PMID  11731320.
  9. ^ a b v d e f Gladfelter AS (2006). "Ipakli qo'ziqorin hujayralari shaklini septinlar va forminlar yordamida boshqarish". Nat. Vahiy Mikrobiol. 4 (3): 223–9. doi:10.1038 / nrmicro1345. PMID  16429163. S2CID  40080522.
  10. ^ Harris, SD (2006). "Filamentli qo'ziqorinlarda hujayraning qutblanishi: mog'orni shakllantirish". Xalqaro sitologiya sharhi. 251: 41–77. doi:10.1016 / S0074-7696 (06) 51002-2. ISBN  9780123646552. PMID  16939777.
  11. ^ Mostowy S, Bonazzi M, Hamon MA, Tham TN, Mallet A, Lelek M, Gouin E, Demangel C, Brosch R, Zimmer C, Sartori A, Kinoshita M, Lecuit M, Cossart P (2010). "Septin qafasga o'xshash tuzilmalar orqali intrasitozol bakteriyalarni tutib olish". Hujayra xosti mikrobidir. 8 (5): 433–44. doi:10.1016 / j.chom.2010.10.009. PMID  21075354.
  12. ^ Mostowy S, Sancho-Shimizu V, Hamon MA, Simeone R, Brosch R, Johansen T, Cossart P (2011). "p62 va NDP52 oqsillari intracytosolic Shigella va Listeria-ni turli xil otofagiya yo'llariga yo'naltiradi". J. Biol. Kimyoviy. 286 (30): 26987–95. doi:10.1074 / jbc.M111.223610. PMC  3143657. PMID  21646350.
  13. ^ Takahashi S, Inatome R, Yamamura H, Yanagi S (fevral 2003). "Rivojlanayotgan neyronlarda CRMP / CRAM bilan ta'sir o'tkazadigan yangi mitoxondriyal septinni ajratish va ifodalash". Gen hujayralari. 8 (2): 81–93. doi:10.1046 / j.1365-2443.2003.00617.x. PMID  12581152.

Qo'shimcha o'qish