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Moteurs moléculaires peuvent accélérer le traitement des éléments nutritifs

Matthew Tyska, Ph.d., se souvient étant intrigué, dès le premier jour de sa bourse postdoctorale en 1999, avec une photo de presque 30 ans.

C'était une micrographie électronique qui montrent les structures internes d'un microvilleuse de cellules intestinales, une protrusion ressemblant à des doigts sur la surface cellulaire. Les microvillosités sont des caractéristiques communes sur les cellules épithéliales qui tapissent les cavités du corps.

À l'époque, Tyska savait que le noyau de bundle voyageant jusqu'au Centre de la microvilleuse était un tableau de l'actine de protéine de structure, et que l'échelle « barreaux » reliant l'actine bundle à la membrane cellulaire étaient composés de la protéine motrice myosine-1 a. Cette myosine, bien que liée à la myosine impliquée dans la contraction du muscle cell, on pensait de jouer un rôle purement structurel. « La pensée Manuel depuis des décennies, c'était que microvillosités servent un échafaudage passif, un moyen pour amplifier la surface membranaire, a déclaré Tyska, professeur assistant de cellulaire et biologie du développement à l'Université de Vanderbilt.

Dans les intestins, une surface de la cellule élargi augmente l'espace pour la transformation des nutriments enzymes et transporteurs, offrant une plus grande capacité pour la manipulation des éléments nutritifs. Mais elle n'a pas de sens à Tyska qu'une protéine motrice - une protéine susceptibles de générer de force et de déplacer le fret dans les cellules - jouent un rôle structural passif. « Quand j'ai regardé cette image, l'arrangement cristallin proche m'a rappelé de l'actine et de myosine dans une fibre musculaire, » a déclaré Tyska. « Je continuais de retour à la même question : pourquoi la microvilleuse aurait cette belle structure bourrée de protéines motor. La concentration de moteurs de myosine dans un seul microvilleuse est très élevée ; Il est grave génératrices de force potentielle là. »

Tyska et Russell McConnell, un étudiant dans son laboratoire, testé l'idée que ces protéines motrices sont plus de colle moléculaire, liaison de la membrane cellulaire à la liasse de l'actine"les enquêteurs purifié de la bordure en brosse intestinales,"-la couche de densément remplie de microvillosités - de l'intestin des rats ou des souris et ajouté à l'ATP, le combustible chimique pour la myosine-1 a. Par le biais du microscope, ils regardaient la membrane cellulaire se déplacent vers l'extrémité des microvillosités et pop au large des extrémités en forme de vésicules, minuscules bulles ressemblant paquets.

Leurs conclusions, signalés dans le mai 21 Journal of Cell Biology avec l'un de leurs images présentés sur la couverture de la question, ont des implications pour le traitement des éléments nutritifs et les autres aspects de la physiologie gastro-intestinaux. Tyska est enchantée par la découverte inattendue du groupe. « Ce que nous faisons montrant que le microvilleuse est plus que juste un échafaudage d'augmenter le montant de la membrane cellulaire, » a déclaré Tyska. « C'est une petite machine qui peut excréter membrane de PIL. » L'équipe a confirmé que la myosine-1 a est la force motrice qui se déplace à membrane jusqu'à la microvilleuse. Badigeonner les frontières isolées de souris knockout dépourvus de la membrane de hangar du gène myosine-1 a à seulement cinq pour cent du niveau des frontières de la brosse provenant d'animaux de type sauvage.

Les enquêteurs travaillent maintenant à comprendre pourquoi les cellules intestinales pourraient lancer des vésicules de leurs microvillosités. Des études de spectrométrie de masse et de tri vésicule en cours, ils savent que les vésicules contiennent des enzymes et transporteurs, comme la membrane microvillaire traitement des nutriments. « Une idée est que ces vésicules fonctionnent à distance afin d'accélérer le traitement des éléments nutritifs, avant que les éléments nutritifs même pas à la frontière de la brosse à être absorbé par le (cellules épithéliales intestinales) », a déclaré Tyska.

L'équipe étudie également d'autres possibilités pour le rôle de l'excrétion de la membrane : qu'il offre une protection contre les microbes et les agents pathogènes en expulsant de la surface avant qu'ils peuvent pénétrer dans la cellule ; qu'elle fournit un mécanisme permettant de modifier la composition de la surface microvillaire pour gérer les changements de se « ce qui résume le tuyau; » et qu'elle joue un rôle dans la communication entre cellules en lançant des vésicules qui contiennent des protéines de signalisation. Tyska et son équipe prévoient aussi examiner si la myosine-1 a est de servir un rôle similaire à membrane qui se déplacent dans ses autre emplacement connu : les cellules ciliées de l'oreille interne, et si les autres microvillosités également utilisent des moteurs de la myosine à écarter les vésicules de leurs conseils.

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