디스크 드리핑

Disc shedding

디스크 분쇄는 눈의 광수용체를 교체하는 과정이다.망막은 두 가지 종류의 광수용체를 포함하고 있다. – 로드 세포와 원추 세포.눈에 색시력을 제공하는 원뿔은 약 6~7백만 개가 있으며, 이들은 망막의 중심점인 황반이라고 불리는 곳에 매우 집중되어 있다.그러나, 막대기는 훨씬 더 많으며 – 약 1억 2천만 개 – 또한 원뿔보다 더 민감하다.이 막대들은 시각적 (야간) 시각, 우리의 가장 민감한 움직임 감지, 그리고 주변 시야에 대한 책임이 있다.

척추동물 광수용체는 감광성 외부 부분, 세포의 대사기계(내포체성 망막, 골기 복합체, 리보솜, 미토콘드리아)를 포함하는 내부 부분, 망막의 2차 뉴런과 접촉하는 시냅스 단자로 구성된다.감광성 외부 세그먼트는 변형된 비운동성 실륨에 의해 내부 세그먼트에 연결되며, 연결 실륨 영역의 플라즈마 막에서 명백히 파생된 일련의 이산 막 디스크로 구성된다.[1]

형성과 드리핑

로드에 있는 동안 이러한 디스크는 표면 막에 직접 연결되지 않는다(표면과 연속성을 유지하는 몇 개의 최근에 형성된 기저 디스크는 제외), 원뿔의 감광성 막은 표면 막과 연속된다.외부 세그먼트(OS) 디스크에는 고감도 광감지를 위해 로돕신(rohodopsin)이 촘촘히 박혀 있다.[2]이 디스크들은 열흘에 한 번씩 완전히 교체되고 이러한 지속적인 갱신은 시력을 가진 동물의 일생 동안 계속된다.

Opsin은 거친 내피성 망막에서 합성되며, 일체형 막 단백질이다.그것의 신호 펩타이드는 N-terminus에 있지만 분해되지 않는다.이 단백질은 공동번역 글리코실화되며 골기에서 단백질의 탄수화물이 변형되어 혈장막으로 전이된다.막이 내부로 유입되고 디스크가 싹이 나서 외부 세그먼트 디스크의 빽빽한 스택을 형성한다.오판의 번역에서부터 디스크 형성에 이르기까지 단 몇 시간이 걸린다.

1967년 유명한 논문인 "광수용체 세포 외측[3] 세그먼트 갱신"에서 리처드 영 교수는 새 디스크가 내측 세그먼트에서 합성되어 운반되는 단백질과 지질을 통합함으로써 외측 세그먼트인 담도 플라스말렘마(Celidary Plasmalemma)의 기저에 조립된다는 그의 관찰 결과를 설명했다.디스크는 원위 이동과 함께 성숙하며, 오래된 디스크는 원위 끝부분에서 떨어져 나가며, 열화를 위해 이웃한 망막색소 상피세포에 휩싸인다.[2]

다른 많은 효소와 신진대사 작용 단백질들이 결국 뒤집히지만, 광수용체들은 매일 외부 분절의 끝을 흘려보낸다.매일 바깥쪽 부분 길이의 약 10분의 1이 없어져서 열흘이 지나면 바깥 부분 전체가 교체된다.영과 그의 동료들은 맥박-추적 실험에서 새로 합성된 오판의 이동을 담도 줄기에서 바깥 부분 끝으로 보여주었는데, 이는 결국 RPE 세포에 의해 피조모세포가 된다.규제 요인은 각 단계에서 관련된다.디스크 조립은 대부분 유전적으로 제어되지만 디스크 분쇄와 그에 따른 RPE 포고사이토증은 빛과 온도 같은 환경적 요인에 의해 조절되는 것으로 보인다.[4]

아데노신, 도파민, 글루탐산염, 세로토닌, 멜라토닌 등 신경 조절기를 사용하는 체외 리듬은 디스크 분비를 리듬 있게 제어한다.특히 내생 도파민과 멜라토닌은 빛과 어둠의 신호인 것 같다.그들의 작용 방법은 다음과 같다: 멜라토닌은 로드 광수용체 디스크 분해를 활성화한다.밤에 광수용체에 의해 합성되며, 빛과 도파민에 의해 억제된다.반대로 작용하면 아마크린과 복소간 세포에 의해 합성되는 도파민은 빛에 의해 자극을 받고 어둡고 멜라토닌에 의해 억제된다.이러한 리듬 때문에 로드 외부 세그먼트 디스크는 빛의 시작(아침에)에, 원뿔 외부 세그먼트는 어둠 시작(황혼 무렵)에 벗겨지는 것으로 양쪽 모두 순환 과정인 것을 이해하는 것이 중요하다.[5]

디스크 분쇄의 메커니즘에 대한 전통적인 이론

외부 세그먼트 디스크 분리의 전체 메커니즘에서 한 가지 회색 영역은 정확히 디스크 분리를 촉발하는 요소와 그것들이 OS 밖으로 어떻게 운반되고 RPE 세포에 의해 포고포시 처리되는지에 있다.

영 박사와 그의 팀은 특히 로드 OS에서 분리한 디스켓을 관찰하고 형태학적 연구를 통해 디스크 분리가 집어삼키기 전에 선행하고 로드 외측 부분(ROS)의 분점 팁의 활성 프로세스가 부착 부위를 묘사할 것을 제안했다.

그러나 1986년 논문에서는 에모리 교수가 나왔다.Besharse와 그의 팀은 디스크 분리 동안에 OS에 침입하는 색소 상피 과정을 관찰함으로써 디스크 분리 과정과 포고시토시스 과정 사이의 구분이 모호하게 만들어졌다고 제안했다.그들은 광수용체 OS와 RPE 내에서 발생하는 초구조적 변화를 감광성 멤브레인 교체 중에 기록하였다.그들은 흥분성 아미노산 L-aspartate를 첨가하여 Xenopus laevis에서 분출을 유도했다.그들은 L-아스파테이트 유도 분해를 하는 동안 RPE 세포가 그들의 무정체 영역에 형성되었고, 이전에는 디스크 혈소판증에 직접 관련된 원하지 않는 과정이 존재한다는 것을 발견했다.이 과정들은 구조적으로 포식세포증 동안 대식세포에 의해 형성된 과정과 유사했고 따라서 유사포도증이라고 일컬어졌다.정상적인 빛-초기 드리핑 이벤트 중 유사편성 형성도 발생했지만, 낮은 빈도의 드리핑, 개별 드리핑 이벤트의 비동기화, 가성 편성의 일시적 출현으로 인해 정상적인 디스크 스케줄링 중 자신의 역할에 대한 완전한 감상을 막을 수 있었다.연구팀은 이들 가성세포가 포식세포 분열의 장기라고 밝히고 이들이 디스크 분리에도 역할을 할 수 있다고 밝혔다.

또한 OS에서 분리되는 도메인을 결정하는 역할을 수행하기 위해 광수용체와 RPE 상호작용이 제안되었다.

영 박사에 의해 제안된 또 다른 초기 이론은, 로드와는 달리, 성숙한 원뿔들은 새로운 원반을 조립하지도 않고 오래된 원반을 흘리지도 않으며, 대신 그들의 분자 성분 중 일부만을 대체한다는 것이었다.이러한 생각은 그들이 두 개의 광수용체 세포에 주입한 방사성 단백질 띠가 몇 시간 안에 봉의 기저부에 나타났지만 OS 전체에 걸쳐 서서히 확산된다는 관찰에서 비롯되었다.이 이론은 결국 외부 세그먼트가 막 교체에 의해 갱신되는지 분자 교체에 의해 갱신되는지 여부에 기초하여 로드와 원추의 제안된 구별을 이끌어냈다.그것은 몇몇 원뿔 도미넌트 종의 RPE 내에 페이고솜이 없다는 것을 보여주는 몇몇 발견에 의해 뒷받침되었다.하지만, 박사 팀을 포함한 연구팀들은스타인버그는 곧 그들의 막대기와 같은 일부 포유류 원추동물들이 정상적으로 진행 중인 과정으로서 그들의 디스크를 떨어뜨리고 조립을 계속한다는 증거를 테이블로 가져왔다.[6]원뿔형 시각 색소는 OS 멤브레인 시스템의 일부로 뒤집히는 로드 opsin과 유사한 아포프로테인 성분을 기반으로 한 것으로 보인다.[1]

디스크 분쇄 메커니즘에 대한 최근 연구

2007년 논문은 로도핀 결핍 생쥐가 OSS 개발에 실패한다는 최근의 증거를 바탕으로 한 세 번째 새로운 이론을 제시하고 있다.[7][8]코넬 연구진은 로도신 자체가 광전도 수용체로서의 역할 외에도 OS 생물 발생에 대한 역할을 갖고 있다는 가설을 세웠다.[2]로돕신의 OS 개발 참여에 기초하는 분자적 근거는 알려지지 않았지만, 새로운 증거는 로돕신의 세포질 C-단자 꼬리가 로드 셀 본체의 합성 현장에서 OS로 이동하기 위한 "주소 신호"를 가지고 있다는 것을 암시한다.[9][10]

단백질-지질 상호작용에 의한 세포내막 밀거래 규제에 대한 관심이 높아지고 있다.유명한 예는 EEA1(초기 내막항원1)이 내막융합을 촉진하기 위해 Vesicle을 테더링하고 DLOG(용해성 NSF 부착 수용체) 복합체의 조립을 조절하는 능력이다.[11][12]

마찬가지로, Weill Cornell 연구자들은 초기 엔도솜에 위치한 FYVE 도메인 단백질인 SARA – Smad 닻에 수용체 활성화를 위해 영점을 찍었다.그들은 포유류 광수용체의 다양한 접근방식을 결합하여 로도신 C-단자 꼬리가 기능적으로 SARA와 상호작용을 한다는 것을 증명함으로써 OS의 기초에 있는 초기 디스크로의 이러한 vesicle의 표적을 조절했다.로돕신 vesicle을 디스크에 접목하면 로도신 OS 타겟팅이 완료되고 디스크 바이오제너시스에 직접 참여한다.

Besharse 등이 급속 냉동, 딥 에치 및 튜브풀-Vessicle이 내부화된 편위 세포막 및/또는 매우 기저 OS 혈장 막에서 유도된다는 다른 기법을 사용한 형태학적 연구에 기반한 모델을 제안한 방법을 관찰하십시오.[13][14]다만 코넬 연구진은 연결실륨과 기저체에서 SARA가 검출됨에 따라 일부 축소낭은 연결실륨을 통해 IS에서 직접 운송됐으며, 로돕신(Rhodopsin)의 번역에 참여하는 어댑터 단백질의 역할을 했을 가능성이 있다고 제안한다.

참조

  1. ^ a b J.C. Besharse, & Pfenninger, K.H. (1980)"망막 광수용기의 암브레인 조립체: I."디스크 조립과 관련된 세포질 염좌의 동결-파쇄 분석", "세포 생물학 저널, 87, 451-463.
  2. ^ a b c 츄앙, J, 자오, Y, & 성, C. (2007)Cell, 130, 535-547, Cell., "SARA 규제는 포유류 봉에 있는 빛 감지 기관지의 형성을 밑바탕으로 삼는다."
  3. ^ a b Young, R.W. (1967). "The renewal of photoreceptor outer segments". The Journal of Cell Biology. 33 (1): 61–72. doi:10.1083/jcb.33.1.61. PMC 2107286. PMID 6033942.
  4. ^ Nguyen-Legros, J, & Hicks, D. (2000년)"망막색소 상피에 의한 광수용체 외측 부분 및 그 상피세포에 의한 포자세포증 갱신", 국제 세포학 리뷰 196, 245-313.
  5. ^ 라베일, M.M. (1980)"쥐에서 로드 외측 디스크 분쇄의 서커스적 특성," 탐사 안과 & 비전 사이언스, 19(4), 407-411.
  6. ^ a b 앤더슨, D.H. 피셔, S.K., & 스타인버그, R.H. (1978년)"Mamalian cones: 디스크 분쇄, Pagocytosis, regeneration" , Insurvey Annism & Visual Science, 17(2), 117-33.
  7. ^ 험프리, M.M., 란코트, D., 파라르, G.J., 케나, P., 헤이즐, M., 부시, R.A. 외 (1997년)"로돕신 유전자의 표적 교란에 의해 생쥐에게 유발된 역병증"이라고 Nat은 말했다.지네, 15, 216-219
  8. ^ 렘, J, 크라스노페로바, N.V., 칼베르, P.D., 코사라스, B., 카메론, D.A., 니콜로, M. 외 연구진(1999년)이 있다."로닥신 녹아웃 생쥐의 모형학적, 생리학적, 생화학적 변화", Proc.나틀. 아카드.미국 과학 96, 736-741
  9. ^ 타이, A.W, 츄앙, J.-Z, 보데, C, 울프럼, U., 그리고 성, C.-H. (1999년)"로닥신의 카르복시-단자 세포질 꼬리는 다인 광체인 Tctex-1, Cell 95, 779-791에 결합하여 세포질 다이네인의 막수용체 역할을 한다.
  10. ^ 데레틱, D, 윌리엄스, A.H., 랜섬, N, 모렐, V, 하그레이브, P.A., & 아렌트, A. (2005)프로크 박사는 "망막질환을 유발하는 돌연변이의 현장인 로도신C 종단부는 ADP-리보실레이션 인자 4(ARF4)에 구속돼 인신매매 행위를 규제한다"고 말했다.나틀. 아카드.미국, 102, 3301-3306
  11. ^ Christoforidis, S, McBride, H.M., Burgoyne, R.D., & Zerial, M. (1999년)"Rab5 이펙터 EEA1은 엔도솜 도킹의 핵심 부품이다." 네이처, 297, 621-625.
  12. ^ 시몬센, A, 골리어, J.M., 다리고, A., 스텐마크, H."Rab5 이펙터 EEA1은 생물학 화학 저널 274, 28857-28860의 구문in-6과 직접 상호작용한다.
  13. ^ 미야구치, K, 하시모토, P.H. (1992년)"쥐 망막의 연결실륨과 기저막 외측 부분의 오핀 이동에 대한 증거: 급속 냉동, 심에치 및 고추냉이 과산화효소 라벨링 연구" 21, 449-457 저널 신경세포학.
  14. ^ 오바타, S, & 우스쿠라, J. (1992년)."마우스(BALB/C) 망막에서 산후발달 시 광수용체 외부 세그먼트의 모폴로제네시스", 세포조직 res. 269, 39-48.