در هم تنیده و کاملاً متعادل: مورفولوژی، دینامیک، عملکرد و بیماری‌های شبکه آندوپلاسمی بخش 6

ER همچنین می تواند به صورت ایستا به میکروتوبول ها متصل شود، یا از طریق نوک لوله، اتصالات، در طول لوله [187,232]. پیوندهای ایستا بین ER و میکروتوبول ها ممکن است توسط پروتئین های ذکر شده قبلی CLIMP-63 [15]، p180 [16,194]، REEP1 [17] و Sec61 [234] تشکیل شود.

پروتئین یکی از مواد مغذی مهم و ضروری برای بدن ما است. این به ما کمک می کند تا ساختار بافتی بدن را بسازیم و حفظ کنیم، آنزیم ها و هورمون ها را سنتز کنیم و غیره. اما چیزی که ممکن است ندانید این است که برای حافظه ما نیز بسیار مهم است.

پروتئین‌ها واحدهای اساسی هستند که نورون‌ها و انتقال‌دهنده‌های عصبی را می‌سازند که ساختارهای کلیدی در مغز ما برای انتقال اطلاعات و ذخیره‌سازی حافظه هستند. بنابراین پروتئین ها نقش حیاتی در مغز دارند.

بسیاری از مطالعات نشان می دهند که خوردن پروتئین کافی می تواند حافظه ما را بهبود بخشد، تمرکز و تمرکز ما را افزایش دهد و به ما در استفاده و پردازش بهتر اطلاعات کمک کند.

پروتئین همچنین می تواند بر خلق و خو و احساسات ما تأثیر بگذارد. در مغز ما، پروتئین ها می توانند حس لذت و تعادل عاطفی ما را با تولید انتقال دهنده های عصبی مانند دوپامین و نوراپی نفرین افزایش دهند.

علاوه بر این، پروتئین می‌تواند به ما کمک کند بدنی سالم داشته باشیم و میزان متابولیسم و ​​مقاومت بدن در برابر بیماری‌ها را بهبود ببخشیم، بنابراین اطمینان حاصل می‌کنیم که می‌توانیم بهتر تمرکز کنیم و اطلاعات را پردازش کنیم.

به طور کلی، پروتئین ارتباط بسیار نزدیکی با حافظه، خلق و خو و جنبه های دیگر دارد. بنابراین، ما باید به افزایش مصرف پروتئین توجه کنیم تا اطمینان حاصل شود که بدن و مغز ما می تواند حمایت و محافظت کافی را دریافت کند تا از هوش و استعدادهای خود بهتر استفاده کنیم. مشاهده می شود که ما نیاز به بهبود حافظه داریم و سیستانش دسرتیکولا می تواند حافظه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد، زیرا سیستانش دسرتیکولا می تواند تعادل انتقال دهنده های عصبی مانند افزایش سطح استیل کولین و فاکتورهای رشد را نیز تنظیم کند. این مواد برای حافظه و یادگیری بسیار مهم هستند. علاوه بر این، Cistanche deserticola همچنین می تواند جریان خون را بهبود بخشد و اکسیژن رسانی را تقویت کند، که می تواند اطمینان حاصل کند که مغز مواد مغذی و انرژی کافی را دریافت می کند و در نتیجه نشاط و استقامت مغز را بهبود می بخشد.

برای بهبود حافظه بر روی مکمل های بدانید کلیک کنید

این پیوندها برای تنظیم تنش و موقعیت شبکه ER [235] فرض شده اند. همانطور که برای p180 در آکسون ها دیده شده است، همچنین ممکن است اتصال ER ممکن است میکروتوبول ها را تثبیت کند [194].
یکی از مشکلات ارزیابی این است که بیان بیش از حد یک پروتئین متصل به میکروتوبول ممکن است باعث تثبیت شود (به عنوان مثال، [16,234]) که ممکن است در سطوح درون زا دیده نشود. با این حال، این ارتباط متقابل بالقوه بین لوله‌های ER و میکروتوبول‌ها در آینده مهم خواهد بود، به ویژه به این دلیل که میکروتوبول‌های تثبیت‌شده مسیرهای ایده‌آلی برای انتقال کینزین{4}} سایر لوله‌های ER خواهند بود.

3.1.4. تعاملات ER با اسکلت سلولی اکتین

در سلول‌های حیوانی، میکروتوبول‌ها از طریق مکانیسم‌های متنوع و شگفت‌آوری که در بالا توضیح داده شد، نقش غالب را در بازسازی ER بازی می‌کنند، در حالی که در گیاهان، جلبک‌ها و برخی قارچ‌ها، تحرک مبتنی بر اکتین کلیدی است (بازبینی در [236]).

جریان سیتوپلاسمی، جریان سیتوپلاسمی مبتنی بر میوزین، همچنین در دینامیک ER سلول گیاهی نقش دارد [237,238]. جالب توجه است که یک ER جدید و محفظه مرتبط با میکروتوبول (EMAC) در گیاهانی که بر روی میکروتوبول ها لنگر انداخته اند، شناسایی شده است. مقاومت در برابر این جریان [239]. به طور مشابه، اتصالات لوله ای پایدار ER نیز مشاهده شده است که با میکروتوبول ها مرتبط هستند [240].

نیاز شگفت‌انگیز به لنگر انداختن ER نیز در نماتدهای C. elegans دیده شده است، جایی که از دست دادن یک ER و نسپرین موضعی در پاکت هسته‌ای، ANC{1}}، منجر به جریان‌سازی کنترل نشده ER، میتوکندری و قطرات چربی می‌شود. نیروهای ایجاد شده به عنوان کرم کرال [241]. با این حال، هنوز مشخص نیست که ANC{3}} به چه جزء اسکلت سلولی متصل می‌شود.

در سلول های حیوانی، تحرک ER مبتنی بر میوزین V ممکن است به حرکت ER با برد کوتاه کمک کند (به عنوان مثال، [211,242]). علاوه بر این، پروتئین‌های فیلامین ممکن است ER را به اکتین در فیبروبلاست‌های جنینی موش متصل کنند [243] و فعل و انفعالات بین رشته‌های ER و اکتین از طریق myosin1c ممکن است صفحات را تثبیت کند [188].

درجه اتکای شبکه ER به اسکلت سلولی اکتین بین انواع سلولی متفاوت است، زیرا پلیمریزاسیون رشته های اکتین با سیتوکالاسین تأثیر کمی بر توزیع شبکه ER در سلول های VERO [20] داشت، در حالی که در سلول های اپیتلیال مانند Huh-7، پلیمریزاسیون اکتین منجر به ورقه‌های ER کوچکتر و کم‌تر در محیط سلولی و موقعیت ER نامنظم با مناطق بزرگی از سلول‌ها بدون اندامک شد [188].

علاوه بر این، هنگامی که میکروتوبول‌ها دپلیمریزه می‌شوند، عقب‌نشینی آهسته و وابسته به اکتین ER به سمت مرکز سلول در برخی [23,186,244] اما نه همه [20] انواع سلول‌های کشت‌شده مشاهده می‌شود، که نشان می‌دهد برهم‌کنش‌های ER-اکتین بر مورفولوژی ER تأثیر می‌گذارد. نکته مهم، فوق‌العاده است. تصویربرداری سلول زنده با وضوح، گسترش ERtubule مستقل از میکروتوبول [38] را نشان داده است که ممکن است به دلیل تحرک مبتنی بر اکتین باشد.

3.2. نوسانات شبکه

لوله ها، اتصالات و صفحاتی که شبکه آندوپلاسمی را تشکیل می دهند در طول زمان در نوسان هستند. حتی عناصر مستقر شبکه که به طور فعال بازآرایی نمی شوند ساکن نیستند، بلکه حول یک موقعیت در نوسان هستند. با توجه به مورفولوژی پیچیده و دینامیک سریع ER، کمی کردن حرکت ER یک چالش کنونی در این زمینه است. یک معیار پذیرفته شده دینامیک، جابجایی مجذور میانگین (MSD) است.

MSD اندازه‌گیری است که انتظار می‌رود یک شی در یک زمان مشخص چقدر مسافت را طی کند. برای محاسبه MSD، ابتدا تفاوت موقعیت بین شی در زمان اولیه و شی در زمان بعدی پیدا می شود.

هر جفت نقطه ای که با اختلاف زمانی یکسان (یا زمان تاخیر) از هم جدا می شوند در نظر گرفته می شود و میانگین اختلاف موقعیت برای همه این جفت ها MSD را در آن زمان تاخیر خاص نشان می دهد. از نظر ریاضی، MSD، h∆r2(τ)i، به صورت زیر تعریف می شود:

که در آن x(t) و y(t) موقعیت جسم را در زمان t نشان می دهند و τ زمان تاخیر است. تطبیق قانون قدرت به MSD اجازه می دهد تا حرکت را به صورت انتشاری، زیر انتشاری، یا فوق انتشاری توصیف کرد. انتشار یا حرکت براونی، فرآیندهایی مانند اختلاط تدریجی مناطق با غلظت های بالا و پایین برای ایجاد یک توزیع یکنواخت را توصیف می کند. حرکت انتشاری MSD ها به دنبال h∆r2(τ)i ∝ τ. انتشار غیرعادی اصطلاحی است که برای توصیف مواردی استفاده می شود که در آنها MSD انتشاری نیست. Super-Diffusion حمل و نقل فعال را توصیف می کند، مانند حرکت مبتنی بر پروتئین موتور، و MSDs از h∆r2(τ)i∝t پیروی می کنند که در آن 1 < < 2 است. از طرف دیگر، حرکت زیر انتشاری با حرکت در یک محیط شلوغ مرتبط است و نتایج در MSD با توان <1.

با ردیابی نقاط در شبکه ER و محاسبه MSDهای این مسیرها، اطلاعاتی در مورد پویایی اجزای جداگانه ER روشن شده است. پیدا شده است که اتصالات ER به صورت زیر انتشاری و به روشی وابسته به میکروتوبول حرکت می کنند [245]. درمان با نوکودازول تعداد اتصالات انتشاری و فوق انتشاری را کاهش داد، که نشان می‌دهد برهمکنش با پروتئین‌های حرکتی ممکن است علت حرکت اتصال جهت‌دار باشد. لوله ها در شبکه ER به طور کلی به صورت زیر انتشاری نوسان می کنند، با میانگین توان MSD 0.5 [25].

این نتیجه با پیش‌بینی نظری h∆r2(τ)i ∝ τ1/2 برای پلیمرهای نیمه انعطاف‌پذیر در حال نوسان حرارتی در یک محیط ویسکوز ناسازگار است [246]. این نتایج نشان می‌دهد که حرکت شبکه محدود است، که با حرکت در محیط‌های شلوغ مانند سیتوپلاسم مطابقت دارد. اخیراً خطوط کامل لوله‌های منفرد نیز ردیابی شده‌اند که منجر به توصیف دقیق‌تر دینامیک توبول ER [27] می‌شود. توزیع جابجایی‌های عمود بر روی میانگین موقعیت ستون فقرات لوله برای نقاط در امتداد خط لوله پیدا شد.

عدم تقارن یا چولگی این توزیع ها محاسبه شد. چولگی قابل‌توجه نشان‌دهنده پویایی فعال و هدایت‌شده است، در حالی که موقعیت‌هایی با چولگی ناچیز، نقاطی را توصیف می‌کنند که به صورت حرارتی نوسان می‌کنند، بدون هیچ تأثیر فعال. اکثر نقاط از نظر حرارتی نوسان داشتند، با این حال، یک سوم از نقاط ردیابی شده به طور فعال نوسان داشتند. انقباضات و برآمدگی های دینامیکی در قطر لوله های ER نیز مشاهده شده است [38,181]، اگرچه ویژگی های این نوسانات هنوز به طور عمیق مورد تجزیه و تحلیل قرار نگرفته است. در نتیجه مطالعات MSD و ردیابی کانتور، تصور می‌شود که توبول‌های ER به طور کلی به صورت زیر انتشاری نوسان می‌کنند، با پویایی فعال گاهی اوقات در امتداد ستون فقرات لوله‌ها. نوسانات زیر انتشاری احتمالاً ناشی از حرکت و ازدحام سیتوپلاسم است، در حالی که پویایی فعال ممکن است توسط پروتئین های حرکتی یا مکان های تماس غشایی با اندامک های قاچاق ایجاد شود.

دینامیک ورق به اندازه دینامیک لوله‌ای با جزئیات مورد مطالعه قرار نگرفته است. این احتمالاً به دلیل مشکل در تعیین کمیت حرکت اجسام لایه‌ای، به‌ویژه آن‌هایی که درون سلول‌های زنده هستند، می‌باشد. به طور خاص، نواحی لایه‌ای ER اغلب در قسمت‌های ضخیم‌تر سلول در نزدیکی هسته قرار دارند، که در آن نور خارج از فوکوس سایر هواپیماهای تصویربرداری، گرفتن ویدیویی را که تنها یک لایه از صفحات ER را نشان می‌دهد، چالش برانگیز می‌کند. حتی با فیلم‌های واضحی که صفحات ER را نشان می‌دهد، کمی کردن دینامیک غشاهای لایه‌ای به دلیل فقدان روش‌های پذیرفته‌شده برای توصیف دینامیک ورق چالش‌برانگیز است. دو معیار ممکن برای دینامیک ورق عبارتند از: سرعت لبه‌های ورق و نوسانات خارج از صفحه ورق‌ها. طبق دانش ما، هیچ یک از این رویکردها هنوز برای صفحات ER دور هسته ای در داخل بدن پیاده سازی نشده است. پیش بینی های نظری برای نوسانات خارج از صفحه ورقه های غشایی انجام شده است.

پیش‌بینی می‌شود که MSD این موج‌ها برای غشاهای آزاد asτ2/3 و برای غشاهای تحت کشش آهسته‌تر، به‌عنوان ln(τ) افزایش می‌یابد [246]. از نظر تجربی، برخی از مطالعات دینامیک ER لایه‌ای را در حاشیه سلول در نظر گرفته‌اند. جونسو و همکاران [188] کشف کردند که مکان و دینامیک صفحات ER محیطی به آرایه‌ها و کانون‌های رشته‌ای اکتین بستگی دارد. ورق های ER به طور دینامیکی در پاسخ به حرکت ساختارهای اکتین بازآرایی می شوند. ناپدید شدن اکتین منجر به پر شدن ورق های ER در فضای باقی مانده و تشکیل ساختارهای جدید باعث باز شدن یک فنستراسیون در ورق ER شد. دینامیک صفحات نیز مورد مطالعه قرار گرفت.

ورقه‌ها در یک منطقه کوچک نوسان داشتند و هیچ ترجیحی برای جهت در سلول‌های تیمار نشده نشان ندادند. درمان با بازدارنده پلیمریزاسیون اکتین، latrunculinA، حرکت جانبی ورقه ها و همچنین نسبت ورقه های تحت شکافت، همجوشی یا تبدیل به لوله ها را افزایش داد. مطالعات جزئیات در این بخش نشان می دهد که نوسانات ساختارهای ایجاد شده در داخل ER پیچیده و متنوع هستند. و تحت تاثیر بسیاری از اندامک ها و فرآیندهای درون سلولی قرار گرفته است. فعل و انفعال بین دینامیک ER و دینامیک سایر ارگانل ها و ساختارهای زیر سلولی تازه شروع به درک شده است و به زودی انتظار می رود تحقیقات مفیدی در این زمینه انجام شود.

3.3. دینامیک اجزای غشایی و لومنال

فرآیندهای انجام شده توسط ER شامل فراوانی پروتئین های غشایی و لومنال است که بسیاری از آنها به دنبال شرکای متقابل می گردند. دینامیک این پروتئین ها، و همچنین لیپیدهای تشکیل دهنده غشای ER، ممکن است بر پویایی کلی اندامک تأثیر بگذارد.

تکنیک‌های فلورسانس مانند ردیابی تک ذره (SPT)، بازیابی فلورسانس پس از سفیدکردن نوری (FRAP) و طیف‌سنجی همبستگی فلورسانس (FCS، reviewedin [247]) برای تعیین کمیت حرکت لیپید و پروتئین استفاده شده‌اند. شبیه‌سازی رایانه‌ای نیز برای مطالعه دینامیک اجسام تعبیه‌شده در غشاها مورد استفاده قرار گرفته است، زیرا گمان می‌رود که کاوشگرهای فلورسنت که برای ردیابی اجسام درون سلولی استفاده می‌شوند مانع از پویایی شوند. غلظت بالای رنگ فلورسنت رودامین برای ایجاد درگ هیدرودینامیکی پیشنهاد شده است که ضریب انتشار اشیاء مورد نظر را تا 20٪ کاهش می دهد [248].

چندین ویژگی غشایی برای تأثیرگذاری بر پویایی اجزای غشایی و مجرای شناخته شده است: قایق‌های لیپیدی، غلظت پروتئین، وضعیت تاخوردگی پروتئین، برهم‌کنش‌های اسکلت سلولی و کشش غشا. قایق‌های لیپیدی حوزه‌هایی از لیپیدها و پروتئین‌های خوشه‌ای هستند که در داخل لایه دوگانه حرکت می‌کنند [249]. مشخص شد که انتشار با ضریب دو در قایق‌های لیپیدی کندتر است [250]، و لیپیدها و پروتئین‌ها می‌توانند به طور موقت در این قایق‌ها محدود شوند، که در آن یک حرکت زیر انتشاری با مانع مشاهده شد [251].

غلظت‌های بالاتر پروتئین‌ها در دولایه لیپیدی نیز برای کند کردن انتشار جانبی شناخته شده است [252]، با شبیه‌سازی‌ها به این نتیجه رسیدند که انتشار جانبی در غشاهای بسیار شلوغ، 5-10 کندتر از غشاهای رقیق است [253]. آزمایش‌های FCS همچنین نشان داد که وضعیت تا شدن پروتئین‌های گذرنده بر حرکت آن‌ها در غشای ER تأثیر می‌گذارد. پروتئین‌های متعددی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند، که همه آنها به صورت زیر انتشاری حرکت می‌کردند [254]. نشانگر غیرعادی VSVG بازشده کمتر از آن بود. از شکل چین خورده آن

این امر پویایی مسدودتر پروتئین‌های بازشده را برجسته می‌کند. اتصال calnexin، یک پروتئین چپرون گذرنده، به VSVG آشکار شده باعث افزایش توان غیرعادی می شود به طوری که حرکت از شکل تا شده قابل تشخیص نیست. این نتیجه نشان می‌دهد که کالنکسین ممکن است از تشکیل ساختارهای بی‌حرکتی مضر پروتئین‌های بازشده جلوگیری کند. همانطور که برای گیرنده ترانسفرین (TfR) نشان داده شده است، برخورد بین حوزه‌های سیتوپلاسمی پروتئین‌های گذرنده و رشته‌های اسکلت سلولی نیز باعث کندی حرکت جانبی در لایه‌های لیپیدی می‌شود [255]. در غشای پلاسمایی تحت شرایط عادی، حرکت آهسته و محدود TfR مشاهده شد. هنگامی که اکتین با لاترونکولین دپلیمریزه شد، انتشار آزاد مشاهده شد [256].

با این حال، آزمایش‌های فعال‌سازی نوری در سلول‌های اپیدرمی برگ تنباکو نشان داد که پروتئین‌های گذرنده در ER در مقایسه با پویایی فعال مشاهده‌شده در سلول‌های درمان‌نشده، دینامیک انتشار آهسته‌تری را در هنگام درمان با لاترونکولین B نشان می‌دهند [257]. این به احتمال زیاد به دلیل سازماندهی مجدد ER در سلول های گیاهی مبتنی بر میوزین است (بخش 3.1.4). مثال دیگری از تغییر دینامیک پروتئینی گذرنده توسط فعل و انفعالات اسکلت سلولی، حرکت محل های خروج ER است. ERES به صورت زیر انتشاری در امتداد لوله های ER به روشی وابسته به میکروتوبول حرکت می کند [61,180].

هنگامی که سلول ها با نوکودازول تیمار می شدند، شارح های ناهنجار کمتر و ضرایب انتشار کوچکتر اندازه گیری شدند، که نشان می دهد فعالیت میکروتوبولی باعث تقویت پویایی ERES می شود. تغییر شارحهای غیرعادی آنها [258]. نماهای غیرعادی زیر انتشار بودند، با مقدار ~0.75 برای تمام کشش های غشاء مشاهده شد. همچنین مشخص شد که دینامیک به جهت در شبیه سازی های کامپیوتری وابسته است.

انحراف در جهت عمود بر دولایه محدود بود، در حالی که حرکت جانبی در صفحه دولایه محدود نبود [259]. در مجموع، این نتایج نشان می‌دهد که دینامیک لیپیدهای غشاء و پروتئین‌های گذرنده پیچیده هستند و به ترکیب و وضعیت دو لایه لیپیدی و برهمکنش با اسکلت سلولی. دینامیک بسترهای درون لومن ER نیز به صورت آزمایشی اندازه گیری شده است. انتشار ترجمه ای پروتئین ها در لومن ER برای اولین بار با استفاده از پروتئین فلورسنت سبز (GFP) در سال 1999 به طور تجربی مورد بررسی قرار گرفت [260]. حرکت GFP در لومن ER به طور قابل توجهی کندتر از سیتوپلاسم و میتوکندری یافت شد.

پویایی calreticulin، یک پروتئین چپرون لومنال، به محیط تاشو ER بستگی دارد [261]. در سلول‌های ساکن، calreticulin به راحتی از کل ER نمونه‌برداری می‌کند، در حالی که ضرایب انتشار کندتر در سلول‌های متابولیزه فعال مشاهده شد. آزمایش‌های ردیابی تک ذره‌ای نشان داد که هم پروتئین‌های کالرتیکولین و هم پروتئین‌های HaloTag لومنال هدف‌دار ER با سرعت کمتری در اتصالات ER نسبت به لوله‌ها حرکت می‌کنند [181]. جمعیت سریع‌تر با تخلیه ATP کاهش یافت، که نشان می‌دهد دینامیک وابسته به پروتئین موتور وابسته به ATP ER ممکن است به پویایی اجزای لومنال کمک کند. این تفاوت سرعت بین لوله‌ها و اتصالات برای calnexin چپرون غشایی مشاهده نشد.

درمان سلول‌های Cos{0}} با لاترونکولین B منجر به پویایی پروتئین لومنال سریع‌تر شد و N-گلیکان‌ها را از پروتئین‌های مورد نظر حذف کرد [262]. این مطالعه، همراه با آزمایش‌هایی با استفاده از TfR که در بالا [256] توضیح داده شد، نشان می‌دهد که اکتین ممکن است نقش عمده‌ای بر حرکت پروتئین‌ها و لیپیدها در لومن و غشای ER.A ارتباط علی بین حرکت ER و حرکت ایفا کند. اجزای لومنال یا غشایی محدود هنوز ساخته نشده است.

با این حال، چندین فرضیه مطرح شده است. جورجیادس و همکاران پیشنهاد کرد که نوسانات لوله های ER باعث اختلاط واکنش دهنده ها در لومن می شود و فرآیندهای بیوسنتزی انجام شده در ER را سرعت می بخشد [25]. به طور مشابه، Stadler و همکاران. نشان می دهد که حرکت ERES ناشی از نوسانات شبکه ER است که به شدت وابسته به میکروتوبول هستند [180].

هولکمن و همکاران رویکرد متفاوتی اتخاذ کرده و پیشنهاد می‌کند که انقباضات شبه پریستالسیس وابسته به ATP در قطر ERtubule باعث انتقال فعال اجزای لومنال می‌شود [181]. واضح است که حرکت ER و پویایی اجزای ساکن ER به هم مرتبط هستند، و تصور می‌شود که حرکت ER کارایی فرآیندهای سلولی انجام شده در اندامک را افزایش می‌دهد، اگرچه این هنوز تایید نشده است.

For more information:1950477648nn@gmail.com