24. fejezet - Sejtszintű mechanoszenzáció általános jellemzése (Szigeti Csaba)

Tartalom

Bevezetés
A sejtszintű mechanotranszdukció
A mechanoszenzitív sejtválaszok típusai
Az ERM és a MERLIN fehérjecsalád szerepe a mechanoszenzációban
A 24. fejezet kérdései

Bevezetés

Sejtjeink az állandóan változó környezet számos mechanikai ingerével szembesülnek. A plazmamembránt védeni kell a károsító tényezőktől, ugyanakkor szükség van a környezet mechanikai információinak pontos felismerésére, azaz a mechanoszenzációra (MS). A sejt- homeosztázis és a funkció megőrzéséhez elengedhetetlen a sejt dinamikus deformálhatóságának, alakváltozásának biztosítása (pl. vörösvértest, kötőszöveti mobil sejtek, stb.) és a sejt saját-, illetve a szomszédos sejtekhez viszonyított pozíciójának pontos meghatározása (osztódási lehetőségek felmérése, kontaktgátlás stb.). A MS jelentősége és alapvető fontossága tehát könnyen belátható. A növényi és állati sejtek természetesen eltérő stratégiákat fejlesztettek ki ennek elérésére. Ahhoz, hogy a sejt érzékelni tudja mikrokörnyezetének mechanikai paramétereit, szüksége van a plazmamembránba inszertált direkt (mechanoszenzitív protein, ioncsatorna) és indirekt (citoszkeleton) rendszerekre. Egy makromolekulát akkor nevezhetünk mechanoszenzitívnek, ha a sejtmembrán fizikai tulajdonságának, dinamikájának megváltozására aktivitást mutat. A fejezetnek nem célja a sejtmembrán felépítésének tárgyalása, azonban a mechanikailag szenzitív membrán (MS-membrán) az eddig megismert fogalomtól némileg eltér, ezért ennek ismertetésére ki kell térnünk. A MS-membrán alapvetően három egységből épül fel: az extracellulárisan található glikokalix réteg és a sejtfelszíni proteinek hálózata (EC), a foszfolipid bilayer (BL) és a membránnal intracellulárisan közvetlenül kapcsolódó, ún. kortikális citoszkeleton rendszer (CSK). Minden külső stimulus ezen a hármas határon érkezik a sejtbe, ezért a fejezetben tárgyalt mechanoszenzáció alapvető barrierjének tekinthető. Számos tényező befolyásolja a MS membrán dinamikáját. A teljesség igénye nélkül meg kell említenünk a molekuláris összetétel változását (lipid/fehérje arány), a fázisátmeneti hőmérsékletet, a membránmozgásokat, a szfingolipidek és koleszterin mennyiségét, de fontos tényező az inszertálódó proteinek mennyisége az exocitózis és endocitózis frekvenciája (figyeljük meg az összefüggéseket az ER-stressz fejezetben leírtakkal!) és a lipid raftok mennyisége is. A sejt mechanikai stresszre adott válasza alapvetően egy extrinsic tényező (behatás ereje, geometriája) és egy intrinsic tényező (MS-membrán elasztikus tulajdonsága) eredőjeként jelentkezik. A MS-membrán vízkiszorítással, az acil oldalláncok közti tér csökkentésével és a koleszterin molekula rigiditást növelő hatásával akár 100 atm. nyomást is képes elviselni. Mivel ennél nagyobb behatás normál esetben nem érheti a sejtet, megállapíthatjuk, hogy a membrán fiziológiás körülmények közt gyakorlatilag összenyomhatatlan. Ugyanakkor bármilyen más elváltozás megengedett (elhajlások, elvékonyodás, megvastagodás, felszínváltozások stb.). A membrán elhajlása a két réteg közti kölcsönhatásoktól függ. Minél szorosabb a kapcsolat köztük, annál nagyobb a rezisztencia. Ha kevés az acil oldalláncok közti interdigitáció, a rétegek könnyebben elcsúsznak. A CSK-nak fontos rögzítő szerepe van. A nyomásra minimum egy nagyságrenddel nagyobb a membrán ellenállása, mint az összes többi elváltozásra. Ennek oka, hogy a kisebb deformitásokat a repair rendszerek képesek kijavítani, de a nyomás okozta membrán szakadás már legtöbb esetben a sejt pusztulásával jár.