Hücre Polaritesi ve Asimetrisi
Hücre polaritesi, bir hücrenin organize asimetrisidir; bu asimetride plazma zarı, sitoskeleton ve organeller dahil olmak üzere bileşenleri, belirgin alanlar ve tanımlanmış bir yönlülük oluşturmak üzere düzensiz bir şekilde dağılmaktadır. Bu asimetri, epitel hücrelerinin apikal yüzeyi bazal yüzeyden ayırmasına, göç eden hücrelerin önü arkadan ayırt etmesine ve bölünen hücrelerin kader belirleyicilerini ayırmasına olanak tanımakta, böylece polariteyi hücrelerin dokuları nasıl oluşturduğu ve yönlü işlevleri nasıl yerine getirdiği açısından temel kılmaktadır.
Tanım
Hücre polaritesi, bir hücrenin zar alanlarının, sitoskeletonunun ve içeriğinin asimetrik bir organizasyonunun oluşturulması ve sürdürülmesidir; bu durum, işlevsel olarak farklı bölgeler ve tanımlanmış bir yönelim ekseni üretmektedir.
Kapsam
Bu madde, hücre polaritesi kavramını, onu oluşturan ve sürdüren korunmuş protein sistemlerini ve epitel hücrelerinin apikal-bazal polaritesi ile göç eden hücrelerin ön-arka polaritesi dahil olmak üzere başlıca biçimlerini ele almaktadır. Bu, hücre biyolojisinde bir referans ve eğitim konusudur; doku morfogenezi ve göç süreçleri ilgili maddelerde ele alınmakta olup, klinik rehberlik sağlanmamaktadır.
Temel sorular
- Bir hücrenin polarize olması ne anlama gelmektedir?
- Hangi korunmuş protein kompleksleri polariteyi oluşturmakta ve sürdürmektedir?
- Epitel apikal-bazal polaritesi ile göç eden hücrelerin ön-arka polaritesi nasıl farklılaşmakta ve ilişkilidir?
- Polarite, sitoskeleton ve zar trafiği ile nasıl ilişkilidir?
Anahtar kavramlar
- Apikal-bazal polarite
- Ön-arka (düzlemsel/göçsel) polarite
- Par, Crumbs ve Scribble polarite kompleksleri
- Kortikal alanların karşılıklı antagonizmi
- Polarize zar trafiği
- Sitoskeletal asimetri
- Asimetrik hücre bölünmesi
Temel kuramlar
- Korunmuş polarite kompleksleri
- St Johnston ve Ahringer, Par, Crumbs ve Scribble kompleksleri dahil olmak üzere küçük bir korunmuş protein modülleri setinin, yumurtalardan epitellere kadar çeşitli hücre tiplerinde hücre korteksini farklı alanlara bölmek için karşılıklı antagonizm yoluyla nasıl etkileşime girdiğini açıklamaktadır.
- Birbirine dönüştürülebilir polarite durumları
- Nelson, apikal-bazal ve ön-arka polariteyi, aynı temel mekanizmanın ilişkili, birbirine dönüştürülebilir organizasyonları olarak tanımlamakta, bu da epitel hücrelerinin sabit, doku oluşturan bir durum ile göç eden bir durum arasında geçiş yapmasına olanak tanımaktadır.
Mekanizmalar
Polarite, hücre-hücre veya hücre-matriks temasları ya da dış gradyanlar gibi simetriyi bozan ipuçları, birbirini karşılıklı olarak dışlayan ve ayrı zar alanlarını tanımlayan korunmuş kortikal protein kompleksleri tarafından güçlendirildiğinde kurulmaktadır. Par kompleksi, Crumbs kompleksi ve Scribble kompleksi, epitel hücrelerinin apikal ve bazolateral yüzeylerini bölmekte, ilgili sinyalizasyon ise göç eden hücrelerin ön ve arka kısımlarını polarize etmektedir. Bu kortikal alanlar, aktin ve mikrotübül sitoskeletonunu organize etmekte ve polarize vezikül trafiğini yönlendirmekte, böylece belirli proteinler özel yüzeylere iletilmektedir; bölünen hücrelerde ise bu asimetri, kader belirleyicilerini yavru hücreler arasında ayırmak için kullanılabilmektedir.
Klinik önem
Polarite, epitel dokuların bariyer ve taşıma işlevlerinin temelini oluşturmakta, normal polaritenin kaybı ise düzensiz ve neoplastik dokunun bir özelliği olarak görülmektedir; bu nedenle kavram histoloji ve patoloji ile ilişkilidir. Bu madde, referans ve eğitim amacıyla normal hücre polaritesini açıklamaktadır ve tanı veya tedavi için bir temel teşkil etmemektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
Buradaki açıklama, hücre polaritesi üzerine yetkin derlemelere ve standart hücre biyolojisi ders kitaplarına dayanmaktadır; klinik rehberlik içeriğinden ziyade betimleyici temel bilim niteliğindedir.
Tarihçe
Hücrelerin uzamsal olarak asimetrik olduğu anlayışı, epitel ve döllenmiş yumurtaların incelenmesinde uzun süredir mevcuttur; ancak moleküler temeli, Caenorhabditis elegans ve Drosophila gibi model organizmalardaki genetik çalışmalardan ortaya çıkmıştır. Bu çalışmalar, Par genlerini ve diğer korunmuş polarite düzenleyicilerini tanımlamıştır. St Johnston ve Ahringer ile Nelson'ın derlemelerinde sentezlenen sonraki çalışmalar, aynı modüllerin çok farklı hücre tiplerinde işlev gördüğünü ve farklı polarite durumlarının birbirine dönüştürülebilir olduğunu göstermiştir.
Tartışmalar
- Polarite mekanizması hücre tipleri arasında ne kadar birleşiktir?
- Par gibi çekirdek kompleksler geniş ölçüde korunmuş olsa da, apikal-bazal ve ön-arka polaritenin tek bir mekanizmayı ne ölçüde paylaştığı veya farklı bağlama özgü programları kullandığı aktif bir soru olmaya devam etmektedir.
Öne çıkan isimler
- Daniel St Johnston
- Julie Ahringer
- W. James Nelson
İlgili konular
Temel eserler
- stjohnston-ahringer-2010
- nelson-2009
Sıkça sorulan sorular
- Apikal-bazal polarite ile ön-arka polarite arasındaki fark nedir?
- Apikal-bazal polarite, sabit bir epitel hücresini, bir lümene veya dışarıya bakan bir üst (apikal) yüzey ile diğer hücrelere ve matrikse bağlı bir alt (bazal) yüzey olarak organize etmektedir; ön-arka polarite ise göç eden bir hücreyi hareket yönü boyunca organize etmektedir. İkisi örtüşen mekanizmaları kullanmakta ve birbirine dönüşebilmektedir.
- Hücre polaritesi dokular için neden önemlidir?
- Polarite, epitel hücrelerinin belirgin yüzeylere sahip düzenli tabakalar oluşturmasına olanak tanımakta, yönlü taşıma ve bariyer işlevini mümkün kılmaktadır; polarite olmadan dokular organize mimarilerini kaybetmektedir.