Введение
Дискретная внутриклеточная структура, образованная агрегированными молекулами, такими как белки или другие биополимеры. Инклюзионные тельца – это агрегаты определенных типов белков, обнаруживаемые в нейронах и ряде клеток тканей, включая эритроциты, бактерии, вирусы и растения. Агрегаты множественных белков, формирующие инклюзионные тельца, также встречаются в мышечных клетках, пораженных инклюзионным миозитом и наследственной инклюзионной миопатией. Инклюзионные тельца в нейронах могут накапливаться в цитоплазме или ядре и ассоциированы со многими нейродегенеративными заболеваниями. В нейродегенеративных заболеваниях инклюзионные тельца представляют собой агрегаты неправильно свернутых белков (агресомы) и являются характерным признаком многих из них, включая тельца Леви при деменции с тельцами Леви и болезни Паркинсона, нейросерпиновые инклюзионные тельца, называемые тельцами Коллинза, при семейной энцефалопатии с нейросерпиновыми инклюзионными тельцами, инклюзионные тельца при болезни Гентингтона, тельца Паппа–Лантоса при атрофии множественных систем и различные инклюзионные тельца при лобно-височной деменции, включая тельца Пика. Тела Бунины в мотонейронах являются ключевой особенностью амиотрофического латерального склероза. Другие обычные клеточные включения часто представляют собой временные накопления белков, жиров, секреторных гранул или других нерастворимых компонентов. В бактериях инклюзионные тельца встречаются в виде частиц агрегированного белка. Они имеют более высокую плотность, чем многие другие клеточные компоненты, но пористые. Обычно они являются местами вирусной репликации в бактериях или эукариотических клетках и состоят преимущественно из белков вирусного капсида. Инклюзионные тельца содержат мало белка-хозяина, рибосомальных компонентов или фрагментов ДНК/РНК. Часто они содержат почти исключительно сверхэкспрессированный белок и агрегаты, при этом агрегация может быть обратимой. Предполагается, что инклюзионные тельца – это динамические структуры, формирующиеся из-за неуравновешенного равновесия между агрегированными и растворимыми белками *Escherichia coli*. Растет объем данных, указывающих на то, что образование инклюзионных телец происходит в результате внутриклеточного накопления частично свернутых экспрессированных белков, которые агрегируют посредством нековалентных гидрофобных или ионных взаимодействий, либо их комбинации.
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.
Состав
Включающие тела не имеют единой липидной мембраны. Классически считается, что протеиновые инклюзивные тела содержат неправильно свернутый белок. Однако это утверждение оспаривается, поскольку зеленый флуоресцентный белок иногда проявляет флуоресценцию в инклюзивных телах, что свидетельствует о некотором сходстве с нативной структурой, и исследователям удавалось выделять правильно свернутый белок из инклюзивных тел.
Механизм образования
Когда гены одного организма экспрессируются в другом организме, образующийся белок иногда формирует включения. Это особенно часто происходит при больших эволюционных расстояниях: например, кДНК, выделенная из эукариот и экспрессированная в виде рекомбинантного гена в прокариотах, подвержена риску образования неактивных агрегатов белка, известных как включения. Хотя кДНК может правильно кодировать транслируемую мРНК, результирующий белок окажется в чужой микросреде. Это часто имеет фатальные последствия, особенно если целью клонирования является получение биологически активного белка. Например, эукариотические системы модификации углеводов и мембранного транспорта отсутствуют у прокариотов. Внутренняя микросреда прокариотической клетки (pH, осмолярность) может отличаться от микросреды исходного источника гена. Механизмы правильной укладки белка также могут отсутствовать, и гидрофобные остатки, которые обычно оставались бы скрытыми, могут оказаться на поверхности и взаимодействовать с подобными участками на других эктопических белках. Системы для расщепления и удаления внутренних пептидов также отсутствуют в бактериях. Первые попытки клонирования инсулина в бактериях столкнулись со всеми этими проблемами. Кроме того, тонкая регуляция, поддерживающая низкую концентрацию белка, также отсутствует в прокариотической клетке, и сверхэкспрессия может привести к заполнению клетки эктопическим белком, который, даже если бы он был правильно свернут, выпадал бы в осадок, насыщая окружающую среду.
В нейронах
Инклюзивные тела – это агрегаты белка, связанные со многими нейродегенеративными заболеваниями и накапливающиеся в цитоплазме или ядре нейронов. Агрегаты множественных белков, формирующие инклюзивные тела, также обнаруживаются в мышечных клетках, пораженных инклюзионным миозитом и наследственной инклюзионной миопатией. Инклюзивные тела при нейродегенеративных заболеваниях представляют собой агрегаты неправильно свернутых белков (агрессомы) и являются характерным признаком многих из этих заболеваний, включая тела Леви при деменции с телами Леви и болезни Паркинсона, нейросерпиновые инклюзивные тела, называемые телами Коллинза, при семейной энцефалопатии с нейросерпиновыми инклюзивными телами, инклюзивные тела при болезни Гентингтона, включения Паппа-Лантоса при множественной системной атрофии и различные инклюзивные тела при лобно-височной деменции, включая тела Пика.
В бактериях
Полигидроксиалканоаты (ПГА) производятся бактериями в виде включений. Размер гранул ПГА ограничен у *E. coli* из-за небольшого размера клетки. Включения в бактериальных клетках встречаются реже внутриклеточно, чем в эукариотических клетках. Полимерные R-тела обнаруживаются в цитоплазме бактерий некоторых таксонов и предположительно участвуют в доставке токсинов.
Изоляция белков
От 70% до 80% рекомбинантных белков, экспрессированных в *E. coli*, содержатся в телах включений (то есть в белковых агрегатах). Очистка экспрессированных белков из тел включений обычно требует двух основных этапов: выделение тел включений из бактерий, за которым следует солюбилизация очищенных тел включений. Солюбилизация тел включений часто включает обработку денатурирующими агентами, такими как мочевина или хлорид гуанидина в высоких концентрациях, для деагрегации денатурированных белков. После обработки денатурирующими агентами следует ренатурация, которая часто включает диализ и/или использование молекул, способствующих правильному сворачиванию денатурированных белков (включая хаоторопные агенты).
Псевдовключения
Псевдоинклюзии – это вдавливания цитоплазмы в ядра клеток, которые могут имитировать внутриядерные включения. Они могут наблюдаться при папиллярном раке щитовидной железы.