Оглавление
- 1 Хемотаксис
- 1.1 Хемотаксис: определение и значение
- 1.2 История исследований хемотаксиса
- 1.3 Бактериальный хемотаксис
- 1.4 Передача сигнала и регуляция
- 1.5 Хемоаттрактанты и хеморепелленты
- 1.6 Хемотаксис у бактерий
- 1.7 Хемотаксис у эукариот
- 1.8 Механизм хемотаксиса у эукариот
- 1.9 Определение градиента хемоаттрактанта
- 1.10 Миграционные реакции
- 1.11 Рецепторы хемотаксиса
- 1.12 Хемотаксический отбор
- 1.13 Хемотаксические лиганды
- 1.14 Классификация и структура хемокинов
- 1.15 Лейкотриены и их роль
- 1.16 Другие хемотаксические факторы
- 1.17 Клиническое значение хемотаксиса
- 1.18 Математические модели хемотаксиса
- 1.19 Измерение хемотаксиса
- 1.20 Искусственные хемотаксические системы
- 1.21 Полный текст статьи:
- 2 Хемотаксис
Хемотаксис
-
Хемотаксис: определение и значение
- Хемотаксис — движение организма в ответ на химический стимул.
- Важен для бактерий для поиска пищи и избегания ядов.
- У многоклеточных организмов важен для раннего развития и нормального функционирования.
-
История исследований хемотаксиса
- Левенгук обнаружил миграцию клеток.
- Энгельман и Пфеффер описали хемотаксис у бактерий.
- Мечников исследовал хемотаксис как начальную стадию фагоцитоза.
- В 1930-х годах хемотаксис стал широко признанным.
- В 1960-х и 1970-х годах появились новые методы исследования.
-
Бактериальный хемотаксис
- Бактерии, такие как E. coli, имеют несколько жгутиков.
- Жгутики вращаются, вызывая движение бактерии.
- Бактерии используют временное зондирование для определения направления движения.
-
Передача сигнала и регуляция
- Химические градиенты ощущаются рецепторами MCP.
- Сигналы передаются через плазматическую мембрану и активируют белки Che.
- CheA регулирует частоту падений и воздействует на рецепторы.
-
Хемоаттрактанты и хеморепелленты
- Хемоаттрактанты и хеморепелленты создают градиенты концентрации.
- MCP распознают хемоаттрактанты и хеморепелленты.
- Сигналы передаются через CheA и CheY, управляя вращением жгутиков.
-
Хемотаксис у бактерий
- Связывание хемоаттрактантов с MCP ингибирует активность CheA и CheY-P.
- Процессы метилирования снижают сродство MCP к хемоаттрактантам.
- Клетки адаптируются к концентрации хемоаттрактанта.
-
Хемотаксис у эукариот
- Формилпептиды привлекают лейкоциты.
- Лейкоциты также движутся к хемоаттрактантам C5a и патоген-специфическим лигандам.
- Хеморепелленты вызывают реакцию избегания.
-
Механизм хемотаксиса у эукариот
- Эукариотические клетки имеют рецепторы, равномерно расположенные по мембране.
- Хемотаксис включает определение пространственного градиента концентрации.
- Хемотаксическая память у эукариот объясняется моделью LEGI.
-
Определение градиента хемоаттрактанта
- Молекулы, определяющие градиент хемоаттрактанта, изменяются в зависимости от клетки и рецептора.
- Внешний градиент хемотаксиса преобразуется во внутриклеточные градиенты Ras и PIP3.
- Реснички эукариотических клеток также вызывают хемотаксис.
-
Миграционные реакции
- Хемокинез увеличивает подвижность клеток.
- Гаптотаксис связывает градиент хемоаттрактанта на поверхности.
- Некротаксис высвобождает молекулы хемоаттрактанта из некротизированных клеток.
-
Рецепторы хемотаксиса
- Эукариотические клетки используют 7-трансмембранные рецепторы, связанные с G-белком.
- Основные классы рецепторов: формилпептиды, хемокины, лейкотриены.
-
Хемотаксический отбор
- Хемотаксический отбор позволяет определить долгосрочные и краткосрочные рецепторные пути.
- Метод используется для разделения эукариотических и прокариотических клеток.
-
Хемотаксические лиганды
- Формилпептиды, такие как fMLF, привлекают нейтрофилы и моноциты.
- Комплемент 3а и 5а также привлекают нейтрофилы и моноциты.
-
Классификация и структура хемокинов
- Хемокины делятся на группы C, CC, CXC и CX3C, каждая из которых имеет свои особенности.
- CC хемокины действуют на моноциты, CXC хемокины — на нейтрофилы.
- Хемокины имеют характерную структуру с бета-листами и альфа-спиралью, что важно для взаимодействия с рецепторами.
-
Лейкотриены и их роль
- Лейкотриены — это липидные медиаторы, образующиеся из арахидоновой кислоты.
- Лейкотриен B4 вызывает адгезию, хемотаксис и агрегацию лейкоцитов.
- Лейкотриены связываются с рецепторами BLT1 и BLT2, которые экспрессируются в клетках, участвующих в воспалении и аллергии.
-
Другие хемотаксические факторы
- 5-гидроксиэйкозатетраеновая кислота и её метаболиты стимулируют хемотаксис эозинофилов, нейтрофилов и моноцитов.
- 12-гидроксиэйкозатетраеновая кислота стимулирует хемотаксис лейкоцитов через рецептор BLT2.
- Простагландин D2 стимулирует хемотаксис эозинофилов, базофилов и Т-хелперов.
- 12-гидроксигептадекатриеновая кислота стимулирует хемотаксис лейкоцитов через рецептор BLT2.
-
Клиническое значение хемотаксиса
- Изменение хемотаксиса клеток важно для развития клинических симптомов и синдромов.
- Модификация хемотаксиса микроорганизмов может снизить риск инфекций.
- Хемотаксис также важен для некоторых заболеваний, таких как синдром Чедиака-Хигаси.
-
Математические модели хемотаксиса
- Разработаны математические модели хемотаксиса для различных типов миграции и химических веществ.
- Модели описывают взаимодействие между градиентом хемоаттрактанта и плотностью клеток.
-
Измерение хемотаксиса
- Существует множество методов для оценки хемотаксической активности клеток и хемоаттрактантов.
- Методы включают PP-камеры, Boyden камеры, Zigmond камеры и другие.
-
Искусственные хемотаксические системы
- Разработаны химические роботы, использующие хемотаксис для автономной навигации.
- Ферменты также демонстрируют хемотаксическое поведение в градиентах субстратов.
- Не реагирующие молекулы, такие как красители, также проявляют хемотаксис в градиентах полимеров.