Polaritas dan Asimetri Sel

Polaritas sel adalah asimetri terorganisir dari suatu sel, di mana komponen-komponennya, termasuk membran plasma, sitoskeleton, dan organel, didistribusikan secara tidak merata untuk menciptakan domain yang berbeda dan direksionalitas yang terdefinisi. Asimetri ini memungkinkan sel epitel memisahkan permukaan apikal dari basal, memungkinkan sel yang bermigrasi membedakan bagian depan dari belakang, dan memungkinkan sel yang membelah untuk memisahkan penentu nasib, menjadikan polaritas fundamental bagi cara sel membangun jaringan dan melakukan fungsi direksional.

Definition

Polaritas sel adalah pembentukan dan pemeliharaan organisasi asimetris domain membran, sitoskeleton, dan isi sel, menghasilkan daerah yang berbeda secara fungsional dan sumbu orientasi yang terdefinisi.

Scope

Entri ini mencakup konsep polaritas sel, sistem protein yang terkonservasi yang membentuk dan mempertahankannya, serta bentuk-bentuk utamanya, termasuk polaritas apikal-basal epitel dan polaritas depan-belakang sel yang bermigrasi. Ini adalah referensi dan topik edukasi dalam biologi sel; morfogenesis dan migrasi jaringan sebagai proses dibahas dalam entri terkait, dan tidak ada panduan klinis yang diberikan.

Core questions

• Apa artinya sel terpolarisasi?
• Kompleks protein terkonservasi mana yang membentuk dan mempertahankan polaritas?
• Bagaimana polaritas apikal-basal epitel dan polaritas depan-belakang migrasi berbeda dan saling berhubungan?
• Bagaimana polaritas digabungkan dengan sitoskeleton dan lalu lintas membran?

Key concepts

• Polaritas apikal-basal
• Polaritas depan-belakang (planar/migrasi)
• Kompleks polaritas Par, Crumbs, dan Scribble
• Antagonisme timbal balik domain kortikal
• Lalu lintas membran terpolarisasi
• Asimetri sitoskeletal
• Pembelahan sel asimetris

Key theories

Kompleks polaritas terkonservasi

St Johnston dan Ahringer menjelaskan bagaimana seperangkat kecil modul protein yang terkonservasi, termasuk kompleks Par, Crumbs, dan Scribble, berinteraksi melalui antagonisme timbal balik untuk membagi korteks sel menjadi domain yang berbeda di berbagai jenis sel dari telur hingga epitel.

Keadaan polaritas yang dapat saling dipertukarkan

Nelson menjelaskan polaritas apikal-basal dan depan-belakang sebagai organisasi yang terkait dan dapat saling dipertukarkan dari mesin dasar yang sama, memungkinkan sel epitel untuk beralih antara keadaan diam, pembangun jaringan, dan keadaan migrasi.

Mechanisms

Polaritas terbentuk ketika isyarat pemecah simetri, seperti kontak sel-sel atau sel-matriks atau gradien eksternal, diperkuat oleh kompleks protein kortikal yang terkonservasi yang saling mengecualikan satu sama lain untuk mendefinisikan domain membran yang terpisah. Kompleks Par, kompleks Crumbs, dan kompleks Scribble membagi permukaan apikal dan basolateral sel epitel, sementara sinyal terkait mempolarisasi bagian depan dan belakang sel yang bermigrasi. Domain kortikal ini mengatur sitoskeleton aktin dan mikrotubulus serta mengarahkan lalu lintas vesikel yang terpolarisasi sehingga protein spesifik dikirim ke permukaan tertentu, dan pada sel yang membelah asimetri ini dapat digunakan untuk memisahkan penentu nasib di antara sel anak.

Clinical relevance

Polaritas mendasari fungsi penghalang dan transportasi jaringan epitel, dan hilangnya polaritas normal merupakan ciri jaringan yang tidak teratur dan neoplastik, sehingga konsep ini relevan dengan histologi dan patologi. Entri ini menjelaskan polaritas sel normal untuk referensi dan edukasi dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis atau pengobatan.

Evidence & guidelines

Penjelasan di sini didasarkan pada tinjauan otoritatif tentang polaritas sel dan buku teks biologi sel standar; ini adalah ilmu dasar deskriptif daripada konten pedoman klinis.

History

Pengakuan bahwa sel-sel secara spasial asimetris telah lama ada dalam studi epitel dan telur yang dibuahi, tetapi dasar molekuler muncul dari studi genetik pada organisme model seperti Caenorhabditis elegans dan Drosophila, yang mengidentifikasi gen Par dan regulator polaritas terkonservasi lainnya. Pekerjaan selanjutnya, yang disintesis dalam tinjauan oleh St Johnston dan Ahringer serta oleh Nelson, menunjukkan bahwa modul yang sama bekerja di berbagai jenis sel yang sangat berbeda dan bahwa keadaan polaritas yang berbeda dapat saling dipertukarkan.

Debates

Seberapa terpadu mesin polaritas di berbagai jenis sel?

Meskipun kompleks inti seperti Par secara luas terkonservasi, seberapa jauh polaritas apikal-basal dan depan-belakang berbagi mekanisme tunggal versus menerapkan program spesifik konteks yang berbeda tetap menjadi pertanyaan aktif.

Key figures

• Daniel St Johnston
• Julie Ahringer
• W. James Nelson

Seminal works

• stjohnston-ahringer-2010
• nelson-2009

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara polaritas apikal-basal dan depan-belakang?

Polaritas apikal-basal mengatur sel epitel stasioner menjadi permukaan atas (apikal) yang menghadap lumen atau luar dan permukaan bawah (basal) yang melekat pada sel dan matriks lain; polaritas depan-belakang mengatur sel yang bermigrasi sepanjang arah gerakannya. Keduanya menggunakan mesin yang tumpang tindih dan dapat saling dipertukarkan.

Mengapa polaritas sel penting untuk jaringan?

Polaritas memungkinkan sel epitel membentuk lembaran teratur dengan permukaan yang berbeda, memungkinkan transportasi direksional dan fungsi penghalang; tanpanya, jaringan kehilangan arsitektur terorganisirnya.