قطبیت و عدم تقارن سلولی
قطبیت سلولی عدم تقارن سازمانیافته یک سلول است که در آن اجزای آن، از جمله غشای پلاسمایی، اسکلت سلولی و اندامکها، به طور نامتقارن توزیع میشوند تا دامنههای متمایز و جهتگیری مشخصی ایجاد کنند. این عدم تقارن به سلولهای اپیتلیال اجازه میدهد تا سطح راسی (apical) را از سطح قاعدهای (basal) جدا کنند، به سلولهای مهاجر اجازه میدهد تا جلو را از عقب تشخیص دهند، و به سلولهای در حال تقسیم اجازه میدهد تا عوامل تعیینکننده سرنوشت را تفکیک کنند، که این امر قطبیت را برای نحوه ساخت بافتها و انجام عملکردهای جهتدار توسط سلولها اساسی میسازد.
Definition
قطبیت سلولی عبارت است از ایجاد و حفظ یک سازماندهی نامتقارن از دامنههای غشایی، اسکلت سلولی و محتویات یک سلول، که منجر به ایجاد مناطق عملکردی متمایز و یک محور جهتگیری مشخص میشود.
Scope
این مدخل مفهوم قطبیت سلولی، سیستمهای پروتئینی حفاظتشدهای که آن را ایجاد و حفظ میکنند، و اشکال اصلی آن، از جمله قطبیت راسی-قاعدهای اپیتلیوم و قطبیت جلو-عقب سلولهای مهاجر را پوشش میدهد. این یک موضوع مرجع و آموزشی در زیستشناسی سلولی است؛ مورفوژنز و مهاجرت بافت به عنوان فرآیندها در مدخلهای مرتبط مورد بررسی قرار میگیرند و هیچ راهنمایی بالینی ارائه نمیشود.
Core questions
- قطبی بودن یک سلول به چه معناست؟
- کدام کمپلکسهای پروتئینی حفاظتشده قطبیت را ایجاد و حفظ میکنند؟
- قطبیت راسی-قاعدهای اپیتلیال و قطبیت جلو-عقب مهاجرتی چه تفاوتها و ارتباطاتی با هم دارند؟
- قطبیت چگونه با اسکلت سلولی و ترافیک غشایی مرتبط است؟
Key concepts
- قطبیت راسی-قاعدهای
- قطبیت جلو-عقب (مسطح/مهاجرتی)
- کمپلکسهای قطبیت Par، Crumbs و Scribble
- آنتاگونیسم متقابل دامنههای قشری
- ترافیک غشایی قطبیشده
- عدم تقارن اسکلت سلولی
- تقسیم سلولی نامتقارن
Key theories
- کمپلکسهای قطبیت حفاظتشده
- St Johnston و Ahringer توضیح میدهند که چگونه مجموعهای کوچک از ماژولهای پروتئینی حفاظتشده، از جمله کمپلکسهای Par، Crumbs و Scribble، از طریق آنتاگونیسم متقابل با یکدیگر تعامل میکنند تا قشر سلولی را به دامنههای متمایز در انواع سلولهای مختلف از تخمک تا اپیتلیوم تقسیم کنند.
- حالتهای قطبیت قابل تبدیل به یکدیگر
- نلسون قطبیت راسی-قاعدهای و جلو-عقب را به عنوان سازماندهیهای مرتبط و قابل تبدیل به یکدیگر از همان ماشینآلات زیربنایی توصیف میکند که به سلولهای اپیتلیال اجازه میدهد بین حالت ثابت و بافتساز و حالت مهاجرتی تغییر کنند.
Mechanisms
قطبیت زمانی ایجاد میشود که نشانههای شکستن تقارن، مانند تماسهای سلول-سلول یا سلول-ماتریکس یا گرادیانهای خارجی، توسط کمپلکسهای پروتئینی قشری حفاظتشدهای که به طور متقابل یکدیگر را حذف میکنند تا دامنههای غشایی جداگانه را تعریف کنند، تقویت میشوند. کمپلکس Par، کمپلکس Crumbs و کمپلکس Scribble سطوح راسی و قاعدهای-جانبی سلولهای اپیتلیال را تقسیم میکنند، در حالی که سیگنالدهی مرتبط، جلو و عقب سلولهای مهاجر را قطبی میکند. این دامنههای قشری اسکلت سلولی اکتین و میکروتوبول را سازماندهی میکنند و ترافیک وزیکولی قطبی را هدایت میکنند تا پروتئینهای خاص به سطوح خاصی تحویل داده شوند، و در سلولهای در حال تقسیم، این عدم تقارن میتواند برای تفکیک عوامل تعیینکننده سرنوشت بین سلولهای دختری استفاده شود.
Clinical relevance
قطبیت زیربنای عملکردهای سد و انتقال بافتهای اپیتلیال است، و از دست دادن قطبیت طبیعی یکی از ویژگیهای بافتهای نامنظم و نئوپلاستیک است، بنابراین این مفهوم برای بافتشناسی و آسیبشناسی مرتبط است. این مدخل قطبیت سلولی طبیعی را برای مرجع و آموزش توصیف میکند و مبنایی برای تشخیص یا درمان نیست.
Evidence & guidelines
توضیحات ارائه شده در اینجا بر اساس بررسیهای معتبر در مورد قطبیت سلولی و کتابهای درسی استاندارد زیستشناسی سلولی است؛ این یک علم پایه توصیفی است تا محتوای راهنمای بالینی.
History
شناخت اینکه سلولها از نظر فضایی نامتقارن هستند، در مطالعه اپیتلیوم و تخمکهای بارور شده سابقه طولانی دارد، اما مبنای مولکولی آن از مطالعات ژنتیکی در ارگانیسمهای مدل مانند Caenorhabditis elegans و Drosophila پدیدار شد که ژنهای Par و سایر تنظیمکنندههای قطبیت حفاظتشده را شناسایی کردند. کارهای بعدی، که در بررسیهای St Johnston و Ahringer و همچنین Nelson جمعبندی شدهاند، نشان دادند که همین ماژولها در انواع سلولهای بسیار متفاوت عمل میکنند و حالتهای قطبیت متمایز قابل تبدیل به یکدیگر هستند.
Debates
- ماشینآلات قطبیت در انواع سلولها تا چه حد یکپارچه هستند؟
- در حالی که کمپلکسهای اصلی مانند Par به طور گستردهای حفاظتشده هستند، اینکه قطبیت راسی-قاعدهای و جلو-عقب تا چه حد یک مکانیسم واحد را به اشتراک میگذارند یا برنامههای متمایز و وابسته به زمینه را به کار میگیرند، یک سوال فعال باقی مانده است.
Key figures
- Daniel St Johnston
- Julie Ahringer
- W. James Nelson
Related topics
Seminal works
- stjohnston-ahringer-2010
- nelson-2009
Frequently asked questions
- تفاوت بین قطبیت راسی-قاعدهای و جلو-عقب چیست؟
- قطبیت راسی-قاعدهای یک سلول اپیتلیال ثابت را به یک سطح بالایی (راسی) رو به یک حفره یا خارج و یک سطح پایینی (قاعدهای) متصل به سایر سلولها و ماتریکس سازماندهی میکند؛ قطبیت جلو-عقب یک سلول مهاجر را در امتداد جهت حرکت آن سازماندهی میکند. این دو از ماشینآلات همپوشان استفاده میکنند و میتوانند به یکدیگر تبدیل شوند.
- چرا قطبیت سلولی برای بافتها اهمیت دارد؟
- قطبیت به سلولهای اپیتلیال اجازه میدهد تا ورقههای منظم با سطوح متمایز تشکیل دهند، که انتقال جهتدار و عملکرد سد را امکانپذیر میسازد؛ بدون آن، بافتها معماری سازمانیافته خود را از دست میدهند.