Biology of the Cell

Huyết thanh tự miễn từ một bệnh nhân mắc bệnh xơ cứng bì đã được xác định thông qua kỹ thuật miễn dịch huỳnh quang gián tiếp cho thấy nó bám vào các nhân con trong nhiều loại tế bào khác nhau bao gồm: tế bào chuột kangaroo PtK2, Xenopus A6, 3T3, HeLa và bạch cầu lympho máu ngoại vi của người. Phân tích miễn dịch điện di của protein nhân con với kháng thể xơ cứng bì đã cho ra một dải protein đơn độc với trọng lượng phân tử 34 kD có pI là 8.5. Kỹ thuật miễn dịch điện tử hiển vi cho thấy protein được nhận biết bởi huyết thanh xơ cứng bì được định vị hoàn toàn ở vùng sợi của nhân con, bao gồm cả vùng sợi dày đặc và vùng trung tâm sợi. Do đó, chúng tôi đã đặt tên cho protein này là “fibrillarin”. Fibrillarin được tìm thấy trên các vùng tổ chức nhân con (NORs) giả thuyết của nhiễm sắc thể trong kỳ giữa và kỳ sau, và trong kỳ cuối, fibrillarin được xác định là dấu hiệu sớm cho vị trí hình thành của nhân con mới hình thành. Kỹ thuật miễn dịch huỳnh quang đôi và miễn dịch điện tử trên các nhân con bình thường, được phân tách bằng actinomycin D, và nhân con được điều trị bằng DRB cho thấy fibrillarin và protein nhân con B23 chủ yếu được định vị tại các vùng sợi và hạt của nhân con tương ứng. Sự tiêu hóa bằng RNase A và DNase I của các tế bào trong tình trạng hiện trường cho thấy fibrillarin bị loại bỏ một phần bởi RNase và bị loại bỏ hoàn toàn bởi DNase. Những kết quả này gợi ý rằng fibrillarin là một protein nhân con cơ bản không phải histone phổ biến, và vị trí cùng độ nhạy với nuclease của nó có thể chỉ ra vai trò cấu trúc và/hoặc chức năng nào đó trong các vùng sợi dày chứa rDNA và vùng trung tâm sợi của nhân con.

Phát hiện gần đây về các phân tử trị liệu mạnh mẽ mới mà không đến được lâm sàng do sự phân phối kém và tính sinh khả dụng thấp đã biến việc truyền tải các phân tử thành một yếu tố then chốt trong phát triển liệu pháp điều trị. Nhiều công nghệ đã được thiết kế để cải thiện khả năng hấp thụ tế bào của các phân tử trị liệu, bao gồm các CPP (peptit thâm nhập tế bào), đại diện cho một khái niệm mới và đổi mới để vượt qua vấn đề sinh khả dụng của thuốc. Các CPP là những công cụ đầy hứa hẹn và đã được áp dụng thành công cho in vivo. Đến nay đã có hai chiến lược CPP được mô tả; chiến lược đầu tiên yêu cầu liên kết hóa học giữa thuốc và các chất mang để nội hóa thuốc vào tế bào, và chiến lược thứ hai dựa trên việc hình thành các phức hợp ổn định với thuốc, phụ thuộc vào bản chất hóa học của chúng. Các gia đình Pep và MPG là các peptit amfipatic ngắn, hình thành các hạt nano ổn định với protein và axit nucleic tương ứng. Các hạt nano dựa trên MPG và Pep xâm nhập vào tế bào độc lập với con đường nội bào và hiệu quả vận chuyển hàng hóa, ở dạng hoạt tính sinh học hoàn toàn, vào nhiều dòng tế bào khác nhau, cũng như trong các mô hình động vật. Bài đánh giá này tập trung vào mối quan hệ cấu trúc-chức năng của các chiến lược MPG và Pep-1 không liên hóa và các yêu cầu của chúng cho việc hấp thụ tế bào của các biomolecule và ứng dụng trong các tế bào nuôi cấy và mô hình động vật.

Tóm tắt— Các tác nhân sinh trưởng peroxisome điều chỉnh việc phiên mã của các gen bằng cách kích hoạt các yếu tố phiên mã phụ thuộc vào ligand, mà do cấu trúc và chức năng của chúng, có thể được phân loại vào siêu họ của các thụ thể hormone hạt nhân. Ba thụ thể kích thích peroxisome như vậy (PPARα, β, và γ) đã được phân lập trong Xenopus laevis. Các mRNA của chúng được biểu hiện khác nhau; xPPARα và β nhưng không phải là xPPARγ được biểu hiện trong trứng và phôi. Ở giai đoạn trưởng thành, sự biểu hiện của xPPARα và β dường như có mặt khắp nơi, còn xPPARγ chủ yếu được thấy trong mô mỡ và thận. Phân tích miễn dịch hóa mô cho thấy rằng PPAR là các protein nhân, và rằng sự dịch chuyển từ bào tương vào nhân là độc lập với các tác nhân kích hoạt ngoại lai. Một gen mục tiêu của PPAR là gen mã hóa acyl‐CoA oxidase (ACO), chất xúc tác bước hạn chế tốc độ trong quá trình oxy hóa β peroxisome của axit béo. Một yếu tố phản ứng đối với kích thích peroxisome (PPRE), mà PPAR liên kết, đã được xác định trong trình điều khiển của gen ACO. Ngoài các tác nhân kích hoạt ngoại lai đã biết của PPAR, chẳng hạn như các loại thuốc hạ lipid máu, đã xác định có các tác nhân tự nhiên. Các axit béo không bão hòa đa ở nồng độ sinh lý là các tác nhân kích hoạt PPAR hiệu quả, và axit 5,8,11,14‐eicosatetraynoic (ETYA), vốn là đồng phân alkin của axit arachidonic, là tác nhân kích hoạt mạnh nhất của xPPARα được mô tả cho đến nay. Tổng hợp lại, dữ liệu của chúng tôi cho thấy rằng PPAR có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi lipid.

Các khối u rắn thường được chẩn đoán lần đầu qua cảm nhận, cho thấy rằng khối u cứng hơn môi trường xung quanh. Một cách nghịch lý, các tế bào ung thư cá nhân dường như mềm hơn so với các tế bào khỏe mạnh. Trong bài đánh giá này, trước tiên chúng tôi liệt kê các lý do sinh lý cho thấy các tế bào ung thư có thể biến dạng tốt hơn tế bào bình thường. Tiếp theo, chúng tôi mô tả các công cụ sinh lý học đã được phát triển trong những năm gần đây để đặc trưng và mô hình hóa cơ học tế bào ung thư. Bằng cách xem xét các nghiên cứu thực nghiệm so sánh cơ học của các tế bào bình thường và tế bào ung thư cá nhân, chúng tôi lập luận rằng tế bào ung thư thực sự có thể được xem là mềm hơn tế bào bình thường. Chúng tôi sau đó tập trung vào các yếu tố nội bào có thể chịu trách nhiệm cho sự mềm mại của tế bào ung thư. Cuối cùng, chúng tôi đặt ra câu hỏi liệu sự khác biệt về cơ học giữa tế bào bình thường và tế bào ung thư có thể được sử dụng làm dấu hiệu chẩn đoán hoặc tiên lượng cho sự tiến triển của bệnh ung thư hay không.

Yếu tố khởi đầu eukaryotic eIF4G là một protein lớn có cấu trúc mô-đun, giữ vai trò là vị trí neo đậu cho các yếu tố khởi đầu và protein liên quan đến việc dịch mã RNA. Cùng với eIF4E và eIF4A, eIF4G tạo thành phức hợp eIF4F, một thành phần then chốt trong việc thúc đẩy sự gắn kết của ribosome với mRNA. Do đó, vai trò trung tâm của eIF4G trong sự khởi đầu đã khiến nó trở thành mục tiêu hợp lý cho các sự kiện nhằm điều chỉnh quá trình dịch mã. Những sự kiện này xảy ra trong quá trình nhiễm virus bởi picornavirus và lentivirus và dẫn đến việc chiếm đoạt máy móc dịch mã thông qua việc cắt đứt eIF4G. Sự phân hủy protein eIF4G cũng do caspases điều hòa trong giai đoạn khởi đầu của sự apoptosis, gây ức chế quá trình tổng hợp protein. Chúng tôi sẽ xem xét vai trò của eIF4G và các đối tác protein cũng như các sự kiện trong tế bào và virus điều chỉnh hoạt động của eIF4G trong sự khởi đầu của quá trình dịch mã.

Tóm tắt— Bài tổng quan này tập trung vào một hiện tượng hình thái học được quan sát rộng rãi, một loại hình đặc biệt của sự vakuol hóa tế bào chất, được tìm thấy trong các tế bào nuôi cấy (động vật có vú). Sự vakuol hóa này khá khác biệt so với các loại tự thực bào và thực bào dị, tức là sự vakuol hóa lysosome quá mức, và diễn ra ở hầu hết các loại tế bào một cách tự phát hoặc thông qua một loạt các kích thích gây cảm ứng. Ngoài việc xảy ra sự vakuol hóa do sai sót (thường là bởi việc cố định kém), sự vakuol hóa tự phát xảy ra ở những tế bào nuôi cấy đơn lẻ hoặc trong các nhóm nhỏ mà không có thay đổi rõ rệt trong môi trường xung quanh của chúng, trong khi các tế bào lân cận hoàn toàn không bị ảnh hưởng. Vì sự vakuol hóa tự phát là không thể đoán trước, quá trình vakuol hóa - hoặc ‘vakuol hóa’ - (‘Vakuol hóa’ là trạng thái có mặt của các vakuole; ‘vakuol hóa’ do đó ngụ ý quá trình trở thành có vakuole. Tuy nhiên, chỉ thuật ngữ ngắn gọn hơn 'vakuol hóa' sẽ được sử dụng trong suốt bài tổng quan này để chỉ quá trình phát triển vakuole.) được kích thích một cách thực nghiệm, và do đó có thể lặp lại tương đối dễ dàng bởi một loạt các chất và rối loạn, đưa ra một cách tiếp cận thực nghiệm có thể cung cấp cái nhìn sâu hơn về sinh lý học và sinh lý bệnh học của nó. Đáng tiếc là, kiến thức của chúng ta ở đây vẫn còn thiếu sót so với các khía cạnh hình thái học thuần túy của hiện tượng này. Sự vakuol hóa xảy ra sau các rối loạn có thể có một cơ chế chung ẩn sau; tuy nhiên, một đánh giá về tài liệu cho thấy điều này không đúng, và rằng nó diễn ra thông qua một số con đường khác nhau, liên quan đến nhiều bào quan và cấu trúc tế bào khác nhau. Tất cả các tế bào dường như vẫn giữ khả năng vakuol hóa vì một mục đích sinh lý nào đó, và nó có thể là một đặc điểm vĩnh viễn ở nhiều loại tế bào, đặc biệt là ở các sinh vật ‘thấp hơn’ và thực vật. Sự vakuol hóa trong các tế bào thường được coi là một phản ứng sinh lý thích nghi, có lẽ nhằm ‘giới hạn thiệt hại’, nhưng rất ít điều được biết về các cơ chế cân bằng nội bào hoạt động để khôi phục trạng thái ban đầu. Khi việc giới hạn thiệt hại thất bại, các tế bào thường chết nhanh chóng, nhưng không có bằng chứng rõ ràng nào cho thấy điều này là ‘được lập trình’ theo cách nào đó. Có lập luận rằng cái chết xảy ra thông qua con đường vakuol hóa có thể thực sự là một hình thức chết tế bào riêng biệt khó có thể phù hợp vào các chế độ ly giải và apoptosis thông thường.

Tóm tắt Thụ thể inositol 1,4,5‐trisphosphate (IP₃R) là một kênh Ca²⁺ nội bào chủ yếu được biểu hiện trên mạng lưới nội bào. Vị trí chính xác của nó trong tế bào là yếu tố quan trọng cho việc khởi đầu và lan truyền tín hiệu Ca²⁺ một cách chính xác. Vị trí tương đối của các IP₃R, và do đó của các kho Ca²⁺ nhạy cảm với IP₃, so với ty thể, nhân hoặc màng plasma sẽ xác định trong nhiều trường hợp hậu quả sinh lý của sự giải phóng Ca²⁺ do IP₃ gây ra. Hầu hết các loại tế bào đều biểu hiện hơn một isoform IP₃R và sự phân bổ của chúng trong tế bào phụ thuộc vào loại tế bào. Hơn nữa, gần đây đã chứng minh rằng tùy thuộc vào trạng thái sinh lý của tế bào, sự phân bố lại của các IP₃R và/hoặc của các kho Ca²⁺ nhạy cảm với IP₃ có thể xảy ra. Điều này cho thấy tế bào cần phải có khả năng điều chỉnh không chỉ sự biểu hiện của IP₃R mà còn cả sự phân bố của nó. Các protein khác nhau có khả năng xác định vị trí và sự phân bố lại của IP₃R sẽ do đó được bàn luận.

Thông tin nền. Các tế bào nội mô đóng vai trò chính trong quá trình hình thành mạch, quá trình mà từ một giường mạch máu có sẵn hình thành các mạch máu mới. VEGF‐A (yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu‐A) là một điều hòa viên quan trọng của quá trình hình thành mạch trong cả giai đoạn phát triển và ở người trưởng thành. HGF (yếu tố tăng trưởng tế bào gan) là một cytokine đa tác dụng có thể thúc đẩy quá trình hình thành mạch được điều hòa bởi VEGF‐A, mặc dù các cơ chế tín hiệu nền móng cho sự hợp tác này vẫn chưa hoàn toàn được hiểu rõ.

Kết quả. Chúng tôi đã phân tích ảnh hưởng của sự kết hợp giữa VEGF‐A và HGF đến sự kích hoạt của VEGFR‐2 (thụ thể VEGF‐2) và thụ thể c‐met, cũng như đến việc kích thích các con đường tín hiệu hạ lưu trong các tế bào nội mô. Chúng tôi phát hiện rằng VEGFR‐2 và c‐met không liên kết vật lý và không chuyển phosphoryl hóa cho nhau, cho thấy rằng sự hợp tác liên quan đến các sự kiện tín hiệu nằm xa hơn so với việc kích hoạt thụ thể. Chúng tôi chứng minh rằng isoform VEGF VEGF‐A₁₆₅ và HGF kích thích một tập hợp các MAPKs (kinase được kích hoạt bởi mitogen) tương tự, mặc dù động học và cường độ của sự kích hoạt khác nhau tùy thuộc vào yếu tố tăng trưởng và con đường. Một sự kích hoạt tăng cường của tín hiệu đã được quan sát khi các tế bào nội mô được kích thích bởi sự kết hợp giữa VEGF‐A₁₆₅ và HGF. Hơn nữa, sự kết hợp của VEGF‐A và HGF dẫn đến một sự kích hoạt đồng thuận có ý nghĩa thống kê của ERK1/2 (kinase điều chỉnh tín hiệu ngoại bào 1/2) và kinase p38. Chúng tôi đã chứng minh rằng VEGF‐A₁₆₅ và HGF kích hoạt FAK (kinase bám dính tập trung) với các động học khác nhau và kích thích sự thu hút của FAK được phosphoryl hóa đến các phân nhóm khác nhau của các điểm bám dính tập trung. VEGF‐A₁₆₅ và HGF điều chỉnh các khía cạnh hình thái khác nhau của việc tái cấu trúc cytoskeleton liên quan đến việc kích hoạt ưu tiên Rho hoặc Rac, và tạo ra các mẫu giống như mạch máu khác nhau in vitro theo cách phụ thuộc vào Rho hoặc Rac.

Kết luận. Dưới các điều kiện tạo mạch, việc kết hợp VEGF‐A với HGF có thể thúc đẩy quá trình hình thành mạch máu mới bằng cách cải thiện tín hiệu nội bào và cho phép kiểm soát được điều chỉnh tinh vi hơn đối với các phân tử tín hiệu liên quan đến việc điều hòa cytoskeleton và di cư tế bào cũng như sự hình thành hình thái.

Tóm tắt Quá trình sinh tổng hợp ribosome là một quá trình năng động, ổn định trong nhân con, liên quan đến sự tổng hợp và trưởng thành của rRNA, các tương tác tạm thời với các protein không ribosome và RNP cũng như sự lắp ráp với các protein ribosome. Trong vài năm đầu của thế kỷ 21, đã có những bước tiến thú vị trong việc hiểu biết phân tử về rRNA và sinh tổng hợp ribosome. Trong bài review này, chúng tôi thảo luận về những kết quả gần đây liên quan đến sự điều hòa tổng hợp rRNA liên quan đến tổ chức chức năng của nhân con, và nhấn mạnh tình huống gặp phải trong các tế bào soma của động vật có vú.

Thông tin nền. TSEs (bệnh não xốp lây truyền) là các rối loạn thoái hóa thần kinh ảnh hưởng đến con người và động vật. PrP^Sc, một isoform bị biến đổi hình thức của protein prion bình thường (PrP^C), được cho là tác nhân gây bệnh. Tuy nhiên, thành phần hóa học của tác nhân prion vẫn còn đang tranh cãi. Rủi ro lây truyền tiềm tàng của tác nhân prion qua các dịch sinh học đã được chỉ ra, nhưng việc phát triển các test chẩn đoán cạnh tranh và điều trị cho TSEs yêu cầu một hiểu biết sâu sắc hơn về tác nhân và các cơ chế tế bào mà qua đó nó được truyền bá. Với mục đích này, chúng tôi đã bắt đầu mô tả tác nhân prion và các con đường mà nó có thể được lan truyền sử dụng hệ thống mô hình tế bào neuroblastoma (N2a).

Kết quả. Nghiên cứu hiện tại cho thấy rằng các tế bào N2a bị nhiễm scrapie giải phóng tác nhân prion vào môi trường nuôi cấy tế bào liên quan đến các cấu trúc giống như exosome và các hạt virus có nguồn gốc nội sinh. Chúng tôi phát hiện rằng cả protein prion và khả năng lây nhiễm scrapie chủ yếu liên quan đến các cấu trúc giống như exosome chứa glycoprotein màng virus và axit nucleic, như RNA.

Kết luận. Sự phân tán của prion trong nuôi cấy tế bào N2a được trung gian qua con đường exosome.