Жасуша ішіндегі жинақылы молекулалар түзілімдері

Кіріспе

Агрегатталған молекулалардан, мысалы, ақуыздар немесе басқа биополимерлерден құралған дискретті ішкі жасушалық құрылым.

Инклюзия денелері – нейрондарда кездесетін белгілі бір ақуыз түрлерінің жиынтығы, сондай-ақ қанның қызыл жасушалары, бактериялар, вирустар және өсімдіктер сияқты көптеген тіндік жасушаларда табылсады. Миозитпен және тұқым қуалайтын инклюзиялық дене миопатиясымен зардап шеккен бұлшық ет жасушаларында көптеген ақуыздардың жиынтығынан құралған инклюзия денелері де кездеседі. Нейрондардағы инклюзия денелері цитоплазмада немесе ядрода жиналуы мүмкін және көптеген нейродегенеративті аурулармен байланысты. Нейродегенеративті аурулардағы инклюзия денелері – дұрыс бүлінбеген ақуыздардың жиынтығы (агресомалар) және осы аурулардың көптеген белгілері болып табылады, соның ішінде Леви денелері бар Леви денелерімен деменция және Паркинсон ауруы, нейросерпин инклюзиялық денелері деп аталатын Коллинс денелері туыстық энцефалопатияда нейросерпин инклюзиялық денелерімен, Хантингтон ауруындағы инклюзия денелері, көп жүйелі атрофиядағы Папп-Лантос денелері және фронтотемпоральді деменциядағы түрлі инклюзия денелері, соның ішінде Пик денелері. Моторлық нейрондардағы Бунина денелері – амиотрофиялық бүйірлік склероздың маңызды белгісі болып табылады. Басқа әдеттегі жасушалық инклюзиялар көбінесе жинақталған ақуыздардың, майлардың, секреторлық гранулалардың немесе басқа да ерімейтін компоненттердің уақытша инклюзиялары болып табылады. Инклюзия денелері бактерияларда агрегатталған ақуыз бөлшектері ретінде кездеседі. Олардың тығыздығы көптеген басқа жасуша компоненттерінен жоғары, бірақ олар кеуекті. Олар әдетте бактерияда немесе эукариоттық жасушада вирус көбейетін орындарды көрсетеді және әдетте вирус капсид ақуыздарынан тұрады. Инклюзия денелері өте аз мөлшерде жауын ақуызын, рибосомалық компоненттерді немесе ДНК/РНК фрагменттерін қамтиды. Олар көбінесе тек артық экспрессияланған ақуызды және агрегацияны қамтиды, ал кері қайтымдылығы туралы хабарламалар бар. Инклюзия денелері – Escherichia coli-ның агрегатталған және ерігіш ақуыздары арасындағы теңгерімсіздік нәтижесінде қалыптасқан динамикалық құрылымдар деп саналады. Инклюзия денелерінің пайда болуы жасуша ішінде жартылай бүлінген экспрессияланған ақуыздардың жиналуының нәтижесінде болатындығын көрсететін ақпарат көлемі артып келеді, олар ковалентті емес гидрофобтық немесе иондық өзара әрекеттесулер арқылы немесе олардың комбинациясы арқылы жинақталады.

Inclusion bodies are aggregates of specific types of protein found in neurons, and a number of tissue cells including red blood cells, bacteria, viruses, and plants. Inclusion bodies of aggregations of multiple proteins are also found in muscle cells affected by inclusion body myositis and hereditary inclusion body myopathy. Inclusion bodies in neurons may be accumulated in the cytoplasm or nucleus, and are associated with many neurodegenerative diseases. Inclusion bodies in neurodegenerative diseases are aggregates of misfolded proteins (aggresomes) and are hallmarks of many of these diseases, including Lewy bodies in Dementia with Lewy bodies, and Parkinson's disease, neuroserpin inclusion bodies called Collins bodies in familial encephalopathy with neuroserpin inclusion bodies, inclusion bodies in Huntington's disease, Papp–Lantos bodies in multiple system atrophy, and various inclusion bodies in frontotemporal dementia including Pick bodies. Bunina bodies in motor neurons are a core feature of amyotrophic lateral sclerosis. Other usual cell inclusions are often temporary inclusions of accumulated proteins, fats, secretory granules or other insoluble components. Inclusion bodies are found in bacteria as particles of aggregated protein. They have a higher density than many other cell components but are porous. They typically represent sites of viral multiplication in a bacterium or a eukaryotic cell and usually consist of viral capsid proteins. Inclusion bodies contain very little host protein, ribosomal components or DNA/RNA fragments. They often almost exclusively contain the over expressed protein and aggregation and has been reported to be reversible. It has been suggested that inclusion bodies are dynamic structures formed by an unbalanced equilibrium between aggregated and soluble proteins of Escherichia coli. There is a growing body of information indicating that formation of inclusion bodies occurs as a result of intracellular accumulation of partially folded expressed proteins which aggregate through non covalent hydrophobic or ionic interactions or a combination of both.

Құрамы

Инклюзивті денелерде біртұтас емес (бірлік) липидті мембрана болады. Ақуыз инклюзия денелері классикалық түрде дұрыс бүктелмеген ақуызды қамтиды деп есептеледі. Дегенмен, бұл пікірге қарсылық білдірілді, себебі жасыл флуоресцентті ақуыз кейде инклюзия денелерінде жарқырап шығады, бұл оның табиғи құрылымына ұқсас екенін көрсетеді, сондай-ақ зерттеушілер инклюзия денелерінен бүктелген ақуызды алған.

Құрылу механизмі

Бір организмнің гендері басқа организмде экспрессияланғанда, пайда болған ақуыз кейде инклюзиялық денелерді құрайды. Бұл көбінесе эволюциялық үлкен қашықтықтар болғанда орын алады: мысалы, эукариотадан оқшауланған және прокариотада рекомбинантты ген ретінде экспрессияланған кДНК, инклюзиялық денелер деп аталатын ақуыздың белсенді емес агрегаттарының пайда болуына әкелуі мүмкін. кДНК дұрыс трансляцияланатын мРНҚ кодын берсе де, нәтижедегі ақуыз шетел микроортасында пайда болады. Бұл көбінесе өлімге алып келеді, әсіресе клондаудың мақсаты биологиялық белсенді ақуызды өндіру болса. Мысалы, эукариоталық жүйелер көмірсуларды модификациялау және мембраналық тасымалдау үшін прокариоталарда табылмайды. Прокариоталық жасушаның ішкі микроортасы (pH, осмолярлық) геннің бастапқы көзінен өзгеше болуы мүмкін. Ақуызды дұрыс бүктеу механизмдері болмауы мүмкін, сондай-ақ әдетте жасырылған гидрофобтық қалдықтар ашыққа шығып, басқа эктопиялық ақуыздардың ұқсас ашық орындарымен өзара әрекеттесуге дайын болуы мүмкін. Бактерияларда ішкі пептидтерді кесіп алып, жоюға арналған өңдеу жүйелері де жоқ. Инсулинді бактерияда клондауға жасалған алғашқы әрекеттердің барлығы осы кемшіліктерге ұшырады. Сонымен қатар, ақуыз концентрациясын төмен деңгейде ұстап тұратын қатаң реттеулер прокариоталық жасушада болмайды, ал артық экспрессия жасушаны эктопиялық ақуызбен толтыруға алып келуі мүмкін, ол тіпті дұрыс бүктелген жағдайда да, ортаны қанықтырып, шөгіндірмелеуі мүмкін.

Нейрондарда

Инклюзивті денелер – көптеген нейродегенеративті аурулармен байланысты, нейрондардың цитоплазмасында немесе ядросында жинақталған ақуыздың жиынтығы. Бұлшық ет жасушаларында, инклюзивті дене миозитіне және тұқым қуалайтын инклюзивті дене миопатиясына шалдыққанда, бірнеше ақуыздың жиынтығынан түзілген инклюзивті денелер де кездеседі. Нейродегенеративті аурулардағы инклюзивті денелер – қате бүлінген ақуыздардың жиынтығы (агресомалар) және осы аурулардың көптегенінің белгісі болып табылады, оның ішінде Леви денелерінің деменциясындағы Леви денелері, Паркинсон ауруы, нейросерпин инклюзивті денелері деп аталатын Коллинс денелері – нейросерпин инклюзивті денелерімен туыстық энцефалопатияда, Хантингтон ауруындағы инклюзивті денелер, көп жүйелі атрофиядағы Пэп Лантос инклюзивтері және фронтотемпоральді деменциядағы түрлі инклюзивті денелер, соның ішінде Пик денелері.

Бактерияларда

Полигидроксиалканоаттар (ПГА) бактериялармен инклюзиялық денелер ретінде синтезделеді. E. coli-де PHA гранулаларының мөлшері оның кішкентай өлшемімен шектеледі. Бактериялық жасушалардың инклюзиялық денелері эукариоттық жасушалармен салыстырғанда жасуша ішінде аз мөлшерде кездеседі. Полимерлі R денелері кейбір таксондардың бактериялық цитоплазмасында табылады және токсиндерді жеткізуге қатысқан деп саналады.

Белоктарды оқшаулау

Е. coli рекомбинантты ақуыздарының 70-80% инклюзия денелерінде (яғни ақуыз агрегаттарында) кездеседі. Экспрессияланған ақуыздарды инклюзия денелерінен тазарту әдетте екі негізгі қадамды қамтиды: бактериялардан инклюзия денелерін бөліп алу, одан кейін тазартылған инклюзия денелерін еріту. Инклюзия денелерін еріту көбінесе жоғары концентрациядағы урея немесе гуанидин хлориді сияқты денатурациялаушы заттармен өңдеуді қамтиды, бұл құлдыраған ақуыздарды ажыратуға көмектеседі. Денатурациялаушы заттармен өңдеуден кейін ренатурация жүргізіледі және көбінесе диализден және/немесе денатурацияланған ақуыздардың қайта бүлінуін ынталандыратын молекулаларды пайдаланудан тұрады (хаотоптық агенттерді қоса алғанда).

Жалған қосылулар

Псевдоинклюзиялар – цитоплазманың жасуша ядроларына қапталдауы, бұл ядро ішіндегі инклюзиялар сияқты көрінуіне әкелуі мүмкін. Олар папиллярлық қалқанша безінің ісігінде кездесуі мүмкін.