Stanice se pridržavaju "naredbe"

Procesi prebacivanja pojedinih molekula određuju adheziju na stanične membrane

Membrana s pomičnim molekulama adhezije (vrh), koja se prianjaju za drugu membranu s komplementarnim molekulama (dno). Molekule adhezije prebacuju se između aktivnog i neaktivnog stanja. U rastegnutom stanju adhezijske molekule su aktivne i mogu vezati svoje partnerske molekule u donjoj membrani. © MPI za koloide i sučelja
čitati naglas

Bilo da se radi o imunološkoj obrani ili rastu tkiva: Prianjanje stanica važno je za mnoge životne i bolesti. To takozvano stanično spajanje pokreće posebnim molekulama na staničnim površinama. Neke od tih adhezijskih molekula stanice se mogu "uključiti" i "isključiti". Istraživači su sada, koristeći teorijski model, pokazali da karakteristična vremena u kojima se adhezijske molekule prebacuju između aktivnih i neaktivnih prostornih struktura imaju snažan utjecaj na adheziju.

{1l}

Stanice se prianjaju za ostale stanice uz pomoć adhezijskih molekula smještenih na staničnim površinama. Svaka adhezijska molekula jedne stanice veže „partnersku molekulu“ druge stanice. Dvojica veznih partnera su ili identični - poput dviju ruku koja se drže jedna za drugu - ili se molekule međusobno razlikuju poput brave i ključa. Na primjer, kadherini su adhezijske molekule koje se često vežu za identične kadherine, uzrokujući prianjanje istih stanica na rast i regeneraciju tjelesnih tkiva. Suprotno tome, integrali i selektini vezuju različite adhezijske molekule, na primjer, u adheziji leukocita tijekom imunološke obrane.

Ravnoteža između privlačnosti i odbojnosti

Odlučujuća za adheziju dvije stanice je međusobna povezanost privlačenja adhezijskih molekula i odbojnih sila koje proizlaze iz fluktuacija staničnih membrana i velikih, neljepljivih molekula na staničnim površinama. U zdravom organizmu stanice imaju kontrolu nad ravnotežom između privlačnosti i odbacivanja. Međutim, kod nekih karcinoma mutacije adhezijskih molekula dovode do poremećaja ravnoteže, a time i do nenormalne adhezije stanica i rasta tumora.

Stanice mogu regulirati svoju adhezijsku snagu koncentracijom adhezijskih molekula na staničnim površinama. Međutim, u nekim se stanicama ta regulacija ne odvija samo kroz koncentracije molekula, već i adhezijskim molekulama koje imaju različita konformacijska stanja, tj. Različite trodimenzionalne strukture. Na primjer, integrali mogu usvojiti najmanje dva različita stanja: u produženoj konformaciji oni su aktivni i vežu se za partnerske molekule na drugim staničnim površinama, dok su u presavijenoj konformaciji neaktivni. prikaz

Istraživači s Max Planck instituta za koloide i sučelja sada su pokazali da karakteristična vremena kada se adhezijske molekule prebacuju između različitih različitih konformacija imaju jak utjecaj Imajte utjecaj na prianjanje. Proces prebacivanja adhezijske molekule između aktivnog i neaktivnog stanja je stohastički proces, tj. Proces koji se odvija s određenom vjerojatnošću u određenom vremenu. Taj se postupak preklapanja može okarakterizirati srednjim vremenima za prebacivanje prijelaza u dva smjera (iz aktivnog u neaktivan i obrnuto). Proces prebacivanja zahtijeva energiju barem u jednom od smjerova, na primjer, u obliku ATP molekula.

Rezonanca smanjuje čvrstoću prianjanja

Max Planckovi znanstvenici iz Potsdama teoretski su istražili prianjanje membrana s pomičnim adhezijskim molekulama. Dvije suprotne sile prianjanja ovih membrana su privlačne sile adhezijskih molekula i odbojne sile koje nastaju prilikom formiranja fluotacija membrana mr olovo. Obje sile imaju karakteristične vremenske ljestvice. Ove vremenske skale su vrijeme uključivanja molekula adhezije i vrijeme opuštanja fluktuacija membrane. Zanimljivo je da, kako navode istraživači u časopisu Physical Review Letters, efekt rezonancije javlja se i kad su ta vremena ista. Rezonanca dovodi do snažnih kolebanja membrane i do značajnog smanjenja čvrstoće prianjanja.

Taj se rezonantni efekt sada može upotrijebiti za kontrolu adhezije stanica na biomimetičkim površinama. Posljednjih godina znanstvenici su razvili sintetičke molekule koje se pomoću svjetlosti mogu prebacivati ​​između različitih stanja naprijed i nazad. Karakteristična vremena uključivanja molekula ovise o intenzitetu svjetlosti. Ako su molekule usidrene na supstratu, formira se optički pomična površina s kojom se može utjecati i istražiti na adhezijsko ponašanje stanica.

(idw - MPG, 02.03.2006. - DLO)