Апикальный цилиарный адгезивный комплекс формируется у базального основания подвижных ресничек и зависит от сети микротрубочек.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 19028 (2022) Цитировать эту статью

862 Доступа

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Комплекс ресничной адгезии (CA) формируется в тесной связи с базальными телами ресничек на ранних стадиях цилиогенеза и отвечает за обеспечение сложных взаимодействий с актиновыми сетями мультиреснитчатых клеток (MCC). Однако его точная локализация относительно базальных вспомогательных структур тела и взаимодействия, которые приводят к его установлению в MCC, не совсем понятны. Здесь мы изучили распределение белков CA с использованием изображений сверхвысокого разрешения и возможных взаимодействий с сетью микротрубочек. Результаты этого исследования показывают, что апикальный СА-комплекс формируется на дистальном конце базальной ножки и зависит от микротрубочек. Наши данные также повышают вероятность того, что CA могут играть дополнительную роль в регуляции организации сети микротрубочек MCC.

Реснички представляют собой выпячивания на основе микротрубочек, и они подразделяются на первичные и подвижные реснички, которые различаются по структуре и функциям1, 2. Большинство клеток развивают одну неподвижную первичную ресничку для восприятия и передачи механических и химических сигналов. Подвижные реснички, с другой стороны, бьются скоординировано и поляризованно, создавая поток жидкости. Например, мультиреснитчатые клетки (MCC) содержат сотни подвижных ресничек, которые управляют потоком спинномозговой жидкости в мозге и транспортировкой ооцитов по яйцеводу, и они необходимы в дыхательных путях для выведения слизи, которая улавливает вдыхаемые частицы и патогены. Таким образом, дефекты потока жидкости, генерируемой ресничками, приводят к повышенному риску гидроцефалии и женского бесплодия, хронических рецидивирующих респираторных инфекций и приводят к таким заболеваниям, как первичная цилиарная дискинезия (ПЦД)3,4,5.

Реснички собираются из базальных телец (ББ), которые представляют собой девятикратно симметричные структуры на основе микротрубочек (МТ). В MCC BB поляризованы, при этом базальные ножки выступают в направлении цилиарного потока. Потеря базальной стопы приводит к цилиарной дезориентации6. Базальная ножка функционирует как MT-организующий центр, а ее белки организованы в три структурные области: область I соединяет базальную ножку с тройками микротрубочек базального тельца и, вероятно, обеспечивает механическую поддержку во время эффективного инсульта6,7; область II или каркасная область состоит из белков, которые служат в сборке базальной ножки, таких как ODF26, 8, 9, Ninein10, галактин-37, CEP1911, CEP12812, центриолин13 и CC2D2A14; область III или область крепления микротрубочек соответствует базальной чашечке стопы, которая состоит из белкового комплекса, который закрепляет или зарождает микротрубочки. В частности, в подвижных ресничках колпачок содержит среди других белков NEDD1 и γ-tubulin, которые образуют комплекс γTuRC, необходимый для зарождения микротрубочек15. CEP170 представляет собой белок базальной ножки, необходимый для соединения базальных телец с сетью микротрубочек16, 17. Кроме того, как z-, так и ε-tubulin локализуются в базальной ножке MCCs18. Интересно, что истощение z-tubulin не нарушает связи сети MT с базальной ножкой, но нарушает сборку апикальной и субапикальной актиновых сетей, указывая тем самым, что базальная ножка опосредует взаимодействия базального тельца с актиновым цитоскелетом18.

Эмбриональный эпидермис Xenopus laevis имеет множество MCC, обеспечивающих идеальную модель для изучения развития и функционирования ресничек. Наша предыдущая работа с использованием Xenopus laevis привела к открытию новой цилиарной структуры, названной цилиарными спайками (CAs)19. КА представляют собой мультибелковые комплексы, которые связываются с базальными тельцами ресничек и участвуют во взаимодействиях между базальными тельцами и актиновым цитоскелетом во время дифференцировки ЦКК, а также в зрелых ЦКК. Идентифицированы четыре белка-члена комплекса СА: FAK, Паксиллин, Винкулин и Талин; все они являются хорошо охарактеризованными членами мультибелкового комплекса фокальной адгезии (FA). CA формируются в двух отдельных регионах субапикально на конце полосатого корешка и апикально, прилегающих к базальным телам, однако их точное расположение относительно базальных вспомогательных структур тела остается неизученным. В настоящем исследовании мы провели более детальный анализ локализации белков CA с использованием микроскопии сверхвысокого разрешения для увеличения разрешения изображения и повышения точности локализации. Позицию субцилиарного центра определяли относительно проксимальных и дистальных маркеров базальной стопы. Таким образом, мы идентифицировали члены CA как белки базальной ножки, что поможет будущим исследованиям роли компонентов базальной ножки в биологии ресничек.