Слипание фаз что это: Реле контроля фаз | Electricdom.ru

Реле контроля фаз | Electricdom.ru

Реле контроля фаз (напряжения) сделано с использованием современной электроники, что обеспечивает простоту конструкции, легкость настройки параметров. Такое реле работает в режиме самовозврата — после аварийного срабатывания оно блокируется, но продолжает контролировать напряжение сети, и если оно соответствует нормальному значению, снова включает нагрузку. Современное оборудование предъявляет высокие требования к качеству питающей электросети. Проблема защиты различного электрооборудования существует практически везде, особенно, при работе от трёхфазного напряжения.

Кроме снижения и повышения напряжения на всех трёх фазах, существенную роль играет перекос фаз — когда напряжения на фазах имеют разную величину. Большой перекос фаз приводит к перегреву обмоток двигателей или трансформаторов и выходу их из строя.

Один из наиболее частых случаев, — это обрыв одной фазы. В этом случае асинхронный двигатель может сгореть.  После ремонта электрооборудования может иметь место неправильный порядок подключения фаз, и двигатель может вращаться в обратном направлении , что может иметь опасные последствия.

Во многих случаях для нормальной работы оборудования требуется строго определённый порядок чередования фаз питающего напряжения. Иногда, в результате аварии в цепи питания, может возникнуть ситуация, когда все три фазы имеют напряжение 220В относительно «земли», но при этом две из них замкнуты между собой — возникает слипание фаз. Работа электрооборудования при таком напряжении приведёт к выходу его из строя.

В электросетях жилых домов, предприятий в сети 220В может сильно понизиться напряжение до 50-180В или сильно повыситься до 260-380 В. При пониженном напряжении может выйти из строя электрооборудование, имеющее электрический привод – холодильники, кондиционеры, стиральные машины, вентиляторы. При повышенном напряжении может выйти из строя любое электрооборудование.

Для защиты трёхфазного двигателя работающего в нереверсивном режиме контроль чередования фаз необходим, также необходим контроль обрыва фаз. Для защиты двигателя работающего в реверсивном режиме контроль чередования фаз не нужен.

Реле РНПП-311М.

Для контроля входного трёхфазного напряжения лучше использовать устройства, позволяющие не только обнаружить обрыв фазы и неправильный порядок их чередования, но и позволяющие задавать границы напряжения с определенной точностью. Одним из таких устройств является реле РНПП-311м.

РНПП-311М — многофункциональное микропроцессорное реле напряжения, перекоса и последовательности фаз.
Является модификацией хорошо зарекомендовавшего себя реле РНПП-311. Позволяет контролировать уровень напряжения в сети, правильность чередования фаз, отсутствие слипания фаз, симметричность сетевого напряжения. После отключения нагрузки устройство продолжает контролировать сетевое напряжение и подключает нагрузку после восстановления параметров сети. Реле показывает наличие напряжения на каждой фазе и не только указывает на наличие аварийной ситуации но и причину аварии.

С помощью переключателей DIP — переключателей можно задавать параметры, которые должно контролировать реле.
В зависимости от положения переключателей реле РНПП-311М может выполнять следующие основные функции:

1. Полный контроль напряжения сети.
2. Контроль минимального и максимального напряжения сети.
3. Контроля минимального напряжения.
4. Контроля максимального напряжения.
5. Контроль наличия фаз.
6. Контроль неправильного чередования и наличия слипания фаз.
7. Контроль перекоса фаз.

В одном РНПП-311М совмещены несколько типов реле, имеется возможность его более широкого применения, а значит и экономить деньги.

В нем предусмотрена возможность работы по уровню 400 В, что позволяет использовать его для защиты импортного оборудования, работающего на номинальном напряжении 230/400 В. Также возможно подключение оперативного питания 24 В как постоянного так и переменного напряжения.

для чего необходим, и как работает

Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 2.4k. Опубликовано 10.06.2016

Необходимо отметить тот факт, что к современным видам оборудования предъявляются достаточно жесткие требования в плане их качества и корректной работы. Но корректность в основном будет зависеть от параметров питающей электрической сети, особенно от напряжения. Не секрет, что отечественные ЛЭП похвастаться стабильностью этого показателя не могут. Поэтому на питающих контурах устанавливаются различные электронные приборы, обеспечивающие защиту оборудования от перепадов напряжения. Одним из таких приборов является реле напряжения и контроля фаз РНПП 311М.

 

Этот прибор устанавливается в трехфазных сетях, он контролирует не только напряжение, но и перекос фаз, это когда в разных фазах присутствует разное напряжение. Именно такое положение приводит к перегреву обмоток трансформаторов и электродвигателей, которые обязательно перегорят, и оборудование выйдет из строя. Как один из часто встречающихся случаев – это обрыв фазы.

Есть еще одна ситуация, которая приводит к поломке электрического оборудования. Нормальная работа электрооборудования – это строгий порядок чередования фаз. Нередко можно встретиться с ситуацией, когда в трехфазной сети в каждой фазе находится 220 вольт (относительно земли), но при этом две фазы замкнуты между собой. Такая ситуация называется слипание фаз.

К тому же есть большая вероятность, что напряжение может отклониться от номинального в больших пределах, как вниз, так и вверх. Если напряжение будет завышенным, то его не выдержит ни одно электрооборудование. С пониженным попроще, но и здесь работать электрооборудование с механическим приводом тоже не будет. Моторы просто начнут гореть.

РНПП 311М

Итак, переходим к рассмотрению прибора – реле напряжения и контроля фаз марки РНПП 311М. Это многофункциональное электронное устройство микропроцессорного типа. Почему многофункциональное? Потому с его помощью контролируется и напряжение, и перекос фаз, и слипание фаз (их последовательность). Самое главное, что даже после отключения нагрузки, реле продолжает работать и контролировать питающую сеть. И если что-то в сети не так, он не подаст электричество на оборудование. Как только параметры электрической сети придут в норму, устройство тут же в автоматическом режиме включает питание.

Внимание! Это уникальный прибор, который не только показывает наличие напряжение в каждом фазном контуре и ее величину, но и появление аварийной ситуации, плюс причину этой ситуации.

Настройка защитного прибора достаточно проста, она производится с помощью специальных DIP-переключателей, которые расположены на лицевой стороне корпуса. Какие параметры можно устанавливать с помощью переключателей:

• установить контроль (полный) над напряжением в сети;
• при этом учитывать минимальное и максимальное его значение;
• контролировать напряжение в каждой фазе – ее наличие и величину;
• контроль перекоса фаз;
• контроль определенного их чередования, то есть, определения слипания фаз.

Кстати, это устройство может быть использовано и для защиты импортного оборудования, в котором максимальный предел напряжения равен 400 вольт, по сравнению с отечественным 380 В. Плюс ко всему к прибору может быть подключено так называемое оперативное питание, оно может быть как постоянным, так и переменным. Вообще, отличный экземпляр, который показал себя только с положительной стороны.

Что еще можно добавить относительно конструкции и наполнения реле контроля фаз РНПП 311М? Добавим, что дополнительно конструкция прибора снабжена двумя потенциометрами. С их помощью выставляется время: первый выставляет диапазон отключения, второй включения. Есть возможность увеличить порог срабатывания в пределах 5-50%, это по показателю напряжения. Плюс ко всему, это небольшие габаритные размеры, которые позволяют провести установку в любой электрический шкаф. Монтаж производится на DIN рейку.

Технические характеристики

О некоторых технических характеристиках выше уже упоминалось. О них больше говорить не будем. Остальные же обозначим списком.

• Реле работает при частоте тока 45-65 Гц.
• При минимальном напряжении реле срабатывает через 12 секунд.
• Если произошел обрыв фазы, то отключение сети производится через 0,2 миллисекунды.
• То же самое можно сказать и об автоматическом включении.
• Номинальный перекос фаз (величина) – 60 вольт.
• выдерживает нагрузку не больше 3,0 ВА.
• Сила тока на контактах реле – 5 ампер.
• Может эксплуатироваться при температурах от минус 35С до плюс 55С.
• Вес – 200 грамм.
• Габариты: 35х92х58 мм.

Модификации

Существует достаточно широкая модельная линейка этого электронного устройства. И если марка РНПП 331М предназначается для трехфазной сети, то реле напряжения РН 113 для однофазной. Именно его сегодня часто используют электрики, собирая распределительный шкаф для частных домов и квартир, куда входит однофазная линия на 220 вольт.

Этот прибор предназначен для одного – разорвать питающую сеть при скачках напряжения. Конечно, на реле напряжения РН 113, как и на предыдущей модели, можно сделать настройки, выставив минимальный и максимальный показатель. Также здесь выставляется время, после которого устройство должно включиться автоматически при выравнивании до номинальной величины.

По отзывам многих специалистов реле напряжения РН 113 – один из лучших приборов данной модели, используемый в однофазных сетях. В эту же категорию можно отнести реле напряжения РН 111М и РН 116. Кстати, последний может устанавливаться под нагрузку до 3,5 кВт.

Подключить все виды реле несложно. На корпусе есть схемы, в которых разобраться будет не трудно.

Реле контроля фаз напряжения трехфазной сети и линии питания на обрыв РНЛ 1 — цены

Описание

РНЛ-1 это многофункциональное реле контроля следующих параметров:

1. Неисправность электропитания четырёхпроводной сети с нейтралью:
— понижение (в т. ч. обрыв) или повышение напряжения любой из фаз;
— перекос (асимметрия) фаз;
— нарушение порядка чередования фаз и «слипание» фаз;
— обрыв нейтрали.
2. Линия электропитания электродвигателя на обрыв по ГОСТ Р 53325-2012, (функция является отключаемой). Применяется в основном для оборудования систем противопожарной защиты и шкафов управления пожарными задвижками, насосами и вентиляторами.
3. Разнесения времени включения агрегатов при восстановлении электропитания на объекте с равномерным случайным распределением (функция является отключаемой).

Реле контроля напряжения и линии питания электроприводов РНЛ-1

Выпускается в пластмассовом корпусе с клеммами для присоединения проводников сечением до 2.5мм2.
Установка производится на DIN-рейку шириной 35 мм или на монтажную панель.
РНЛ-1 обеспечивает круглосуточную диспетчеризацию (сухими контактами) параметров сети которые могут привести к выходу из строя трехфазного или однофазного оборудования и нарушения питания привода. Является многофункциональным благодаря DIP переключателям можно легко отключить функционал, в котором нет необходимости. 

Конструкция устройств РНЛ-1 обеспечивает

• индикацию состояния и наличия фаз;
• выдачу сигналов неисправности;
• возможность регулировки величины допустимых отклонений напряжения;
• возможность отклонения отдельных функций реле;

Контроль:

• нарушения порядка чередования фаз и «слипания» фаз;
• перекоса (асимметрии) фаз;
• линии электропитания электродвигателя на обрыв;
• разнесение времени включения агрегатов.

Конструкция РНЛ-1 позволяет использовать его как реле контроля фаз:

• напряжения сети;
• наличия фаз;
• привода на обрыв;
• чередования и слипания фаз;
• перекоса фаз;
• устройство разнесения времени включения агрегатов.

Виды реле контроля фаз

Трехфазные сети нередко испытывают на себе такое явление, как «перекос» фаз. Данная ситуация довольно пагубно сказывается на работе всей электролинии, а также на функционировании электроприборов, которые в данный момент работают от питания. Негативное воздействие происходит именно потому, что непосредственно от порядка фаз и показателя напряжения работают важные устройства, к которым относятся электродвигатели и трансформаторы. Во избежание различных повреждений применяются

реле контроля фаз.

Данное устройство крайне необходимо в трехфазной электросети для того, чтобы происходило чередование фаз в правильном порядке.

Конструктивные особенности

Все современные устройства, в конструкцию которых входят микропроцессоры, отличаются простой настройкой и высокими параметрами надежности. В число таких устройств входят и реле контроля фаз.

Устройства импортного изготовления требуют к себе наибольшего внимания, а именно обеспечения сети электропитания наивысшего качества. Это крайне необходимо, поскольку совсем незначительный перепад или сбой в показателях может обернуться огромными потерями, а также вывести из рабочего состояния довольно дорогостоящее оборудование.

Основа устройства реле данного типа – микросхема, которая контролирует и полностью управляет функционированием изделия. При снижении (полном исчезновении) напряжения в фазах микросхема отправляет определенный сигнал реле, который в дальнейшем приостанавливает нагрузку.  Некоторые модели оснащаются специальными индикаторами для фазных напряжений и регулятором периода срабатывания.

Применение реле контроля фаз

На сегодняшний день любое предприятие, административное здание или жилая квартира оснащены огромным числом различного электротехнического оборудования. Все электрические приборы отличаются высокой стоимостью, следовательно, их срок службы должен быть по возможности продлен. Для данной цели как раз и применяются специальные защитные устройства от перепадов в напряжении, от коротких замыканий и перекоса фаз.

Реле контроля фаз активно используется в наши дни и защищает трехфазные устройства. Защита осуществляется в следующих направлениях: от обрыва, перекоса, слипания. Также осуществляется контроль над правильным чередованием фаз.

Кроме того, данные устройства контролируют не только фазы, но и напряжение. Иными словами, реле отслеживает показатель напряжения и при значительном понижении от критической величины обрывает электропитание.

Суть работы

Принцип функционирования – это, так называемый, самовозврат. То есть, реле контроля фаз перестает функционировать в момент, когда происходит срабатывание сигнала об аварийной ситуации. Тогда, когда на механизм передается трехфазное напряжение, все параметры проходят тщательную проверку. Если по итогу проверки все параметры в норме, происходит включение встроенного реле электромагнитного типа. Но в случае, когда даже один параметр находится далеко от нормы, механизм моментально перестает действовать.

По возвращении всех показателей в нормированное состояние прибор в автоматическом режиме возобновляет свою работу.

При аварийных ситуациях происходит отключение нагрузки при помощи реле. К таковым нагрузкам относятся: исчезновение какой-либо фазы, выход за нормированные рамки показателя напряжения, ошибка в подключении трехфазного электропитания.

Использование реле контроля фаз обеспечивает качественную защиту электрической сети и всего электрического оборудования, работающего от нее. Более того, данный прибор помогает осуществлять контроль над объемами потребляемой энергии.

Торговая сеть «Планета Электрика» имеет в своем ассортименте огромный выбор различного защитного и контролирующего оборудования. К нему относятся и реле контроля фаз. В наших торгово-выставочных залах Вы можете найти устройства от выдающихся мировых производителей: ABB, EATON, Schneider Electric, SIEMENS, TDM ELECTRIC и др. 

Статьи по теме:

принципиальная электрическая схема, назначение и устройство

На чтение 7 мин Просмотров 531 Опубликовано 25.09.2019 Обновлено 24.09.2019

Реле контроля фаз представляет собой устройство, основное назначение которого – защита линейных цепей от перегрузок и КЗ. Помимо этого оно способно реагировать на такое распространенное для электросетей явление, как перекос по отдельным фазам. В итоге этот прибор обеспечивает комплексную защиту рабочих цепей и подключенного к ним оборудования.

Общая информация

Реле контроля фаз

Известно несколько разновидностей реле перекоса фаз, отличающихся типом корпуса и своими конструктивными особенностями. Несмотря на большое число исполнений и обилие схемных решений, рабочие функции всех моделей практически одинаковы. Установка реле контроля фаз в 3 фазных цепях позволяет:

• продлить время службы электродвигателей;
• исключить необходимость восстановительных или ремонтных работ;
• снизить сроки простоя из-за неисправности трехфазного двигателя и риски удара током.

Установленное в линейные цепи реле фаз гарантирует защиту обмоток агрегата от возгорания и однофазного КЗ.

Для чего предназначено

Применение реле контроля фазового напряжения

Специальные контроллеры фаз востребованы в местах, где требуется часто подключаться к питающей сети и где важно соблюдать их чередование. В качестве примера обычно рассматривается ситуация, когда подключаемое оборудование постоянно переносится с одного места на другое. В этом случае вероятность перепутать фазы линейных напряжений очень велика.

В некоторых нагрузках неверное их чередование способно привести к неправильной работе устройства и последующей поломке. Любой агрегат, включенный в такую сеть длительное время, с большой вероятностью выйдет из строя. При эксплуатации такого прибора можно легко ошибиться с оценкой его состояния, считая, что устройство нуждается в ремонте.

Особенности различных исполнений и их возможности

Известны две разновидности приборов, используемых в составе линейных трехфазных систем: фазные реле тока и коммутаторы напряжения. Они имеют типовое исполнение, определяемое требованиями нормативной документации. Интерес представляет сравнительная оценка двух разновидностей модульных устройств.

Плюсы токовых реле

Классическая схема подключения прибора контроля фаз и напряжения в цепь управления трехфазным мотором

Бесспорными преимуществами токовых защитных реле (ТР) при их сравнении с устройствами контроля напряжения являются:

• независимость от ЭДС, постоянно возникающей при фазных сбоях в случае перегрузки электродвигателя;
• возможность определения отклонений в поведении электрической машины;
• допустимость контроля не только самой линии (перед ответвлением), но и подключенной к ней нагрузки.

В отличие от ТР приборы контроля напряжения не позволяют реализовать большинство из перечисленных функций. Они предназначаются в основном для установки в линейные цепи.

Обнаружение фазного сбоя

Сбой из-за обрыва фазы – рядовое явление, связанное со сгоревшим предохранителем или механическим повреждением в сети. В схожих условиях 3-хфазный двигатель, например, при пропадании одной из фаз продолжает работать за счет мощности, отбираемой от оставшихся двух. Любая попытка запустить его вновь при отсутствии одной из фаз будет безуспешной.

Длительность ее обнаружения (реакция на перегрузку) бывает настолько продолжительной, что за это время тепловая защита просто не успевает отключить агрегат. В ее отсутствии реле обрыва фазной жилы срабатывает из-за перегрева обмоток электродвигателя. Но это случается далеко не всегда, что объясняется особенностями работы недогруженного по одной из фаз устройства. В этом случае в нем начинает действовать так называемая «обратная ЭДС».

Обнаружение реверса

Использование защитных реле – это обеспечение безопасности рабочего персонала: 1 – оборванная фаза; 2 – шаговое напряжение

Возможность обнаружения реверса фазы востребована в следующих ситуациях:

• на двигателе проводится техобслуживание;
• в систему распределения энергоносителя внесены существенные изменения;
• после восстановления показателя мощности меняется фазовая последовательность.

Необходимость в использовании реле смены чередования фаз связана с недопустимостью реверса двигателя, который способен повредить сам механизм, а также угрожает обслуживающему персоналу. Положениями ПУЭ предписывается применение этого устройства для любого оборудования, включая транспортеры, эскалаторы, лифты и другие движущиеся системы.

Выявление дисбаланса

Выявление дисбаланса в электроцепи

Несбалансированность в электросетях обычно проявляется как значительное различие амплитуд фазных напряжений, поступающих с районной подстанции. Такой дисбаланс наблюдается в ситуациях, когда на стороне потребителя нарушено равномерное распределение нагрузок по каждой из фаз. Его наличие в системе приводит к разбросу токов в отдельных линиях, что заметно сокращает срок службы подключенного оборудования (электродвигателей, например).

Объясняется это тем, что так называемое «слипание» фаз в линиях индуктивных нагрузок вызывает дополнительный нагрев проводов и способствует разрушению изоляции. Все это является обоснованием необходимости установки в действующие электросети указанной модели реле защиты фазы.

Порядок подключения

Разобраться с порядком подключения реле поможет предварительное ознакомление с особенностями его конструкции. Заметно облегчит этот процесс понимание принципа работы, а также умение настраивать прибор непосредственно перед запуском.

Конструктивные элементы

Конструкция реле контроля напряжения

Корпус реле рассчитан для установки на DIN рейку или на заранее подготовленную ровную поверхность. Вынесенный наружу разъем позволяет подключать его к электросети с помощью типовых зажимов, к которым подводятся медные жилы сечением до 2,5 мм2. На передней панели располагаются органы настройки, а также контрольная лампочка индикации включения прибора.

В рабочей схеме предусмотрены индикаторы аварийной ситуации и подключенной нагрузки, а также переключатели режима, регуляторы асимметрии и задержки по времени. Для подключения устройства используются три клеммы, имеющие обозначение L1, L2 и L3. Подобно автоматам защиты в них не предусмотрено подсоединение нулевого проводника (это справедливо не для всех моделей реле).

На корпусе устройства имеется еще одна контактная группа из 6-ти клемм, используемая для соединения с цепями управления. С этой целью в разводке силового оборудования предусматривается жгут, содержащий соответствующее количество проводов. Одна из контактных групп управляет цепью катушки магнитного пускателя, а вторая – коммутацией подключенного к линии оборудования.

Элементы настройки

Инструкция по подключению и настройке предполагает наличие различных схемных решений самого прибора. В простейших моделях на лицевую панель выводится не более одного или двух регуляторов. Этим они отличаются от образцов с расширенными настройками. В моделях с большим числом регулирующих элементов (их называют мультифункциональными) предусмотрен отдельный блок микропереключателей. Он располагается на печатной плате, размещенной прямо под корпусом прибора или в специальной скрытой нише.

Нужная конфигурация реле получается последовательной настройкой каждого из имеющихся регулировочных элементов. С их помощью – путем вращения ручек управления с одновременным нажатием соответствующего микропереключателя – выставляются требуемые параметры защиты. Шаг их установки или чувствительность прибора у большинства образцов составляет 0,5 Вольт.

Маркировка устройства

Таблица технических характеристик реле

С целью маркировки контрольных приборов на их передней или боковой панели наносится последовательность из нескольких символов (иногда она указывается только в паспорте). В качестве примера рассматривается прибор российского производства ЕЛ-13М-15 АС400В, рассчитанный на подключение без нулевого провода. Он маркируется следующим образом:

• ЕЛ-13М-15 –наименование серии;
• сочетание АС400В – допустимое напряжение.

Маркировка импортных моделей несколько иная. Реле серии «PAHA», имеющее аббревиатуру PAHA B400 A A 3 C расшифровывается более подробно:

• B400 – рабочее напряжение 400 Вольт.
• А – тип регулировки.
• А (Е) – способ крепления (на DIN рейку или на разъем).
• 3 – габариты корпуса в мм.

Символ «С» означает завершение кодовой комбинации.

Особенности выбора

При выборе контрольных устройств, прежде всего учитываются их технические параметры. В качестве примера рассматривается случай подбора модели для подключения АВР, предполагающий следующий порядок действий:

1. Определяется способ включения (с «нулем» или без).
2. Выясняются параметры выбранного прибора.
3. При этом учитывается, что при работе с АВР потребуется контролировать обрыв и последовательность фаз.

Для контроля АВР время задержки выставляется в границах 10-15 секунд.

Знакомство с отдельными модификациями контрольных приборов поможет исполнителю учесть особенности их функционирования в конкретных цепях.

Cell Adhesion — обзор

Межклеточная адгезия — фундаментальный процесс развития многоклеточных организмов. Нарушение этого процесса приводит к нарушению гомеостаза и дизонтогенеза. Нарушение межклеточной адгезии также может быть причиной заболевания. У многоклеточных организмов межклеточная адгезия происходит гомотипическим или гетеротипическим образом; напр., гомотипическая межклеточная адгезия формируется между двумя соседними эпителиальными клетками, а гетеротипическая межклеточная адгезия формируется между дифференцирующимися зародышевыми клетками и клетками Сертоли в семеннике.В эпителиальных клетках млекопитающих межклеточная адгезия опосредуется специализированными соединениями, особенно плотными соединениями (TJ), адгезионными соединениями (AJ) и десмосомами. Специфические молекулы клеточной адгезии (CAMs) опосредуют межклеточную адгезию на каждом из механизмов адгезии. Члены семейства нектинов, первоначально идентифицированные как рецепторы вируса α-герпеса, представляют собой САМ, локализованные в AJ. Нектины представляют собой САМ суперсемейства иммуноглобулинов Ca ^{2 +} (Reymond et al., 2001; Satoh-Horikawa et al., 2000; Takahashi et al., 1999) и вносят вклад в разнообразие межклеточной адгезии, действуя совместно с кадгеринами или независимо от них (Takai, Ikeda, Ogita, & Rikitake, 2008; Takai, Miyoshi, Ikeda, & Ogita, 2008). Позже нектиноподобные молекулы (Necls), которые имеют доменную структуру, аналогичную структуре нектинов, были определены как семейство генов, родственных нектинам. Первоначально сообщалось, что Necl-5 и -2 являются рецептором полиовируса человека (pvr; Mendelsohn, Wimmer, & Racaniello, 1989) и опухолевым супрессором при немелкоклеточном раке легкого человека (Kuramochi et al., 2001) соответственно. Неклы имеют много номенклатур, и некл-1 до -4 были недавно переименованы в Cadm-3, -1, -2 и -4 соответственно (таблица 1), но в этой главе используются неклы. Члены нектинов и Necls взаимодействуют в транс — homo и транс — гетеро друг с другом и в цис с рецепторами фактора роста и интегринами. Более того, нектины и Necls связаны с заболеваниями человека, такими как наследственная эктодермальная дисплазия, болезнь Альцгеймера, расстройство аутистического спектра и рак.На следующих страницах мы представляем физические и функциональные свойства нектинов и неклов, а затем резюмируем последние достижения в понимании роли этих молекул в развитии и болезнях.

Таблица 1. Члены семейства Nectin и Necl

Member	Symbol	Псевдоним	Связанный процесс развития	Связанное заболевание
Nectin-1	pvrl1	PRR1, HveC и CD111	Развитие внутреннего уха, развитие коры головного мозга, ведение аксонов, формирование синапсов и развитие зубов	Вирусная инфекция, эктодермальная дисплазия и психические расстройства, связанные со стрессом a
Nectin-2	pvrl2	PRR2, HveB, Mph и CD112	Сперматогенез	Вирусная инфекция, болезнь Альцгеймера и рак
Нектин-3	pvrl3	PRR3 и CD113	глазное развитие, развитие сперматогенеза развитие, развитие коры головного мозга, ведение аксонов, формирование синапсов и развитие зубов t	Психические расстройства, связанные со стрессом a
Nectin-4	pvrl4	PRR4		Вирусная инфекция, эктодермальная дисплазия и рак
Necl-1	3 Cad	Tsll1 и SynCAM 3	Миелинизация	Болезнь Альцгеймера a и рак a
Necl-2	Cadm1	Igsf4, RA175, SgIGSF, Tslmatcogen и SynCAM 1 900, SynCAM 1, SynCAM 900 и SynCAM 900 , наведение аксонов и формирование синапсов	Расстройство аутистического спектра и рак
Necl-3	Cadm2	SynCAM 2	Направление аксонов	Расстройство аутистического спектра и синдром дефицита внимания и гиперактивности
Necl -4	Cadm4	Tsll2 и SynCAM 4	Миелинизация	C ancer a
Necl-5	pvr	CD155 и Tage4		Вирусная инфекция и рак

Обзор исследований клеточной адгезии для биомедицинских и биологических приложений

Подход к отдельным клеткам

Цитодетакментация .В технике цитодетакментации используется зонд атомно-силовой микроскопии (АСМ) для физического отделения отдельных клеток в открытой среде, такой как чашка Петри [75]. Клетки должны быть прикреплены к функционализированной матрице до того, как будут выполнены выравнивание отдельной клетки и зонда и приложение трансляции зонда для отделения клетки. Сила определяется количественно путем измерения упругого прогиба зонда, используемого для отделения ячейки, а затем делится на площадь ячейки для расчета среднего напряжения сдвига для каждой ячейки [75].Ямамото и др. [104] изучали силу, необходимую для отделения мышиного фибробласта L929 на четырех различных материалах с помощью техники цитодетакментации. Используя систему анализа изображений и оптоволоконный датчик, измеряли видимую площадь адгезии клеток, а также рассчитывали адгезионную прочность и поверхностную энергию отрыва путем деления их на площадь адгезии клеток [104]. Их результаты показали, что клетки на покрытом коллагеном полистироле обладают самой высокой прочностью адгезии и поверхностной энергией отрыва клеток, а адгезионные свойства клеток между полистиролом и стеклом почти одинаковы [104].Было обнаружено, что клетки карциномы шейки матки человека ( NHIK 3025 ) крепче и быстрее прикрепляются к гидрофильному субстрату с использованием метода 1 при 37 ° C по сравнению с 23 ° C. Существует множество исследований по измерению адгезии, сочетающих метод цитоотцепления с рабочей станцией лазерного пинцета [105] и технику оптического пинцета, чтобы лучше понять временные эффекты клеточной адгезии путем анализа молекулярного связывания между клеткой и субстратом [16,105]. Изучение адгезии суставных хрондоцитов крупного рогатого скота с различными субстратами, покрытыми ECM, проводилось с использованием комбинированной консольной стеклянной балки с углеродной нитью в качестве цитодетактора.Хуанг и др. [16] использовали клетки суставных хрондоцитов кролика для исследования механической адгезии клеток с использованием метода цитодетахментации. Они исследовали формирование связки мембранных клеток с помощью оптического пинцета и изменение цитоскелета посредством флуоресцентного окрашивания. Результаты показали, что хрондоциты демонстрируют возрастающую механическую адгезивность и силу образования связки с увеличением времени посева. Ян и др. [106] сообщил, что сила адгезии клеток остеобласта плода человека ( hFOB ) зависела от формы клетки, выращенной на поверхности микропроцессора с канавками из Са-Р.

Методика микропипеточной аспирации . Аспирация микропипеткой — это широко используемый метод измерения механических свойств отдельных клеток. Для измерения адгезии одиночных клеток этот метод отделяет иммобилизованную клетку путем приложения силы всасывания к части поверхности клетки, используемой всасывающей микропипеткой [107] под наблюдением через микроскоп. Сила освободит клетку от субстрата за счет увеличения давления аспирации или перемещения пипетки от субстрата [75].Сила адгезии определяется как минимальная сила, необходимая для отделения отдельной клетки от субстрата. Метод микропипетки позволяет измерять различные механические свойства клеток, такие как жесткость мембран хондроцитов и эндотелиальных клеток [108], кортикальное натяжение нейтрофилов [108] и прочность адгезии эндотелиальных клеток пупочной вены человека на различных субстратах [ 109]. Gao et al. [109] использовал клетки в фазе, которую они назвали фазой «прикрепленные клетки круглой формы», чтобы исключить влияние плавающих клеток, слабо прикрепленных клеток и распространенных клеток, и получил высокую воспроизводимость и чувствительность измерения на различных субстратах.Они сообщили, что чувствительность и точность их техники могут достигать 8 × 10 ^{— 12} Н [109]. Было обнаружено, что метод микропипеточной аспирации позволяет выявить сопоставимые различия между силой адгезии нормальных и раковых клеток. Палмер и др. [18] разработали прибор для измерения отдельных клеток с использованием микропипеточной аспирации (SCAMA), который способен измерять и дифференцировать силу адгезии нормальных и злокачественных клеток простаты и груди.Они обнаружили, что измерения, проведенные на аналогичном раке простаты человека и нормальных клетках, показали сопоставимую трехкратную разницу в адгезии [18].

Силовая спектроскопия одиночных клеток (SCFS) . Методы силовой спектроскопии были разработаны для измерения силы клеточной адгезии вплоть до уровня отдельных клеток. Обычно методы используют микроскоп для наблюдения за клеткой, в то время как сила прикладывается для отделения клетки с помощью нано / микроманипулятора или микропипетки. Режим визуализации используется для изучения структур и механики изолированных биомолекул [110,111,112], компонентов ядра клетки [113,114] и субклеточных структур цитоскелета [110,115], а силовой режим используется для определения механических свойств различных типов клеток.Методы различаются по типу воздействия на ячейку и по типу измерения силы. Примерами методов силовой спектроскопии отдельных клеток, используемых для измерения отслоения клеток, являются методы зонда AFM, методы биомембранного зонда (BFP) и методы оптического пинцета. Среди этих методов методы на основе АСМ широко используются для изучения различных типов клеточной адгезии, эффектов обработки поверхности и условий окружающей среды, а также совместимости биоматериалов.

Измерение силы зонда АСМ .Измерение силы зонда АСМ широко используется для измерения жесткости [116,117,118,119] и прочности сцепления отдельных ячеек против механической силы [16,104,105,120] благодаря своей универсальности и точности. Путем иммобилизации отдельных клеток на кантилевере АСМ живая клетка будет преобразована в зонд для измерения силы адгезии между адгезиями клетка-клетка или клеточный матрикс [38]. Этот зонд прикрепляется к клетке или субстрату, покрытому ECM (происходит адгезия клеток), и кантилевер извлекается с постоянной скоростью, чтобы отделить клетку от места связывания.Отклонение кантилевера регистрируется в виде кривой «сила-расстояние», и наибольшая зарегистрированная сила представляет собой прочность сцепления клетки [38]. Когда зонд сталкивается с поверхностью отдельной ячейки, различные силы между кантилеверным зондом и ячейкой приводят к отклонению кантилевера в соответствии с законом Гука [120]. Сила адгезии отдельной клетки может контролироваться как функция времени адгезии и условий окружающей среды с помощью измерения силы зонда АСМ [75]. Различные аспекты адгезии могут быть изучены с использованием зонда AFM SCFS без ограничения типа используемых молекул клеточной адгезии и типов клеток.Puench et al. [121] сообщил, что этот метод способен количественно определять адгезию первичных грастулирующих клеток и обеспечивать понимание роли передачи сигналов Wnt11 в модуляции клеточной адгезии на уровне отдельных клеток. Weder et al. [122] изучил адгезию линий клеток остеосаркомы человека ( Saos-2 ) во время различных фаз клеточного цикла и обнаружил, что клетки слабо прикреплены к субстрату во время сбора клеток (фаза M ) по сравнению к во время интерфазы.Hoffmann et al. [123] с помощью AFM-зонда SCFS определил влияние активирующего рецептора 2B4 клеток NK на процессы ранней адгезии клеток NK . Кроме того, AFM универсален и может быть интегрирован со стандартным современным инвертированным и просвечивающим оптическим микроскопом. Ли и др. [105] разработал устройство для отделения клеток для измерения силы адгезии отдельных клеток, интегрированное с рабочей станцией с лазерным пинцетом для наблюдения за манипуляциями с клетками.Они изучили влияние экспериментальной среды на силу клеточной адгезии клеток фибробластов NIH / 3T3 и обнаружили, что сила клеточной адгезии увеличивается со временем культивирования, и было обнаружено, что фактор роста увеличивает силу адгезии между клеткой и субстратом. Исследование было продолжено комбинацией техники оптического улавливания для дальнейшего изучения свойств адгезии отдельных клеток клеток MCDK в различных фазах адгезии [119]. Их результаты показали, что киназа фокальной адгезии (FAK) играет роль в усилении связывания и распространения клеток MDCK через все различные фазы клеточной адгезии.Beaussart et al. [124] изучил силы адгезии важных с медицинской точки зрения микробов с помощью AFM-SCFS и показал, что процедуры применимы к патогенам, таким как Staphylococcus epidermidis и Candida albicans .

Биомембранный датчик силы (BFP) . BFP — это чувствительный метод, позволяющий количественно определять одиночные молекулярные связи. Это универсальный инструмент, который можно использовать в широком диапазоне сил (от 0,1 пН до 1 нН) и скоростей нагружения (1–10 ⁶ пН / с) [125].В этом методе используется датчик силы, сделанный из биотинилированного эритроцита (например, биотинилированного эритроцита (bRBC)), поддерживаемого стеклянной микропипеткой. Стеклянные микрошарики, покрытые стрептавидином, прикрепляли к bRBC (с известной жесткостью) и настраивали с помощью контролируемого давления аспирации, прикладываемого удерживающей микропипеткой. Сборка, образованная bRBC и микробусинкой, составляет мощный нанодинамометр и датчик силы (зонд), используемый в BFP [125]. Зонд приводится в контакт с клеткой-мишенью, и между зондом и клеткой происходит адгезия (образование связи), за которой следует процесс отрыва, при котором клетки-мишени отрываются от зонда с помощью пьезоэлектрического манипулятора.Evans et al. Компания [126,127] разработала датчик, способный измерять силу в диапазоне от 10 ^-2 до 10 ³ пиконьютонов (pN) для исследования молекулярных адгезий и структур интерфейса живых клеток [126], чтобы улучшить свой предыдущий метод исследования [127] . Методика BFP была использована для количественной оценки сил развязывания мембраны нейтрофилов человека (PMN), и было обнаружено, что кинетическая скорость развязывания мембраны возрастает как экспоненциальная функция тянущей силы [128].Gourier et al. [125] доказал способность этого метода количественно определять локальные изменения адгезии мембран гаматов (ооцитов и сперматозоидов) и исследовать механическое поведение мембран ооцитов в микрометровом масштабе.

Пинцет оптический (ОТ) . OT использует сильно сфокусированный лазерный луч для улавливания и манипулирования микроскопическими нейтральными объектами, такими как маленькие диэлектрические сферические частицы, которые испытывают два вида сил: а именно, силу рассеяния и силу градиента [129,130].Этот метод может измерять силы в диапазоне от суб-пН до нескольких сотен пН с хорошей точностью (<1 пН) и применим для изучения межфазных взаимодействий и нековалентных связей, например, связей рецептор-лиганд [129] . Исследования адгезии отдельных клеток были изучены с использованием ОТ [131,132,133,134,135,136] с участием клеток различных типов и целей. Askenasy и Farkas [137] использовали ОТ для изучения клеточной адгезии гемопоэтических стволовых клеток (HSC) к строме костного мозга, а анализ прямого рассеяния (FORSA) был интегрирован с OT для исследования силы связывания, связанной с межклеточной связью. взаимодействия и молекулярные взаимодействия [132].Thoumine et al. [131] смогли получить информацию о кинетике адгезии рецептор-лиганд клеток фибробластов к фибронектину путем объединения экспериментальных результатов с вероятностной моделью кинетики рецептор-лиганд. Они получили информацию о количестве, прочности и скорости реакции связей. Оптический пинцет также применялся для изучения адгезии клеток Saccharomyces cerevisiae [134, 135, 138] и для картирования силы адгезии во время образования и созревания участков клеточной адгезии эмбриональных фибробластов мыши [136].

События отрыва: популяционный подход

Анализ центрифугированием. Анализ с центрифугированием — один из часто используемых методов для измерения силы адгезии клеток из-за их простоты и широкой доступности оборудования в большинстве лабораторий. Клетки будут засеяны в многолуночный планшет и подвергнутся обработке путем культивирования (культивирование клеток аналогично анализу отмывки) перед вращением для процесса отделения клеток. Во время вращения клетки будут испытывать физическую силу, действующую в направлении, перпендикулярном дну пластины, которое отталкивает их от поверхности [75].Для оценки силы адгезии количество клеток до и после приложения нагрузки в центрифуге определяется количественно. Доля клеток, которая остается прикрепленной после центрифугирования, может быть определена путем измерения количества излучения, испускаемого радиоактивно меченными клетками [139, 140], количественной оценки количества клеток или клеточного генетического материала [139] или с помощью автоматического флуоресцентного анализа [140, 141] . Во многих случаях анализ используется для оценки относительного эффекта лечения, такого как тип и концентрация белка ЕСМ или ингибирование конкретной клеточной функции.

Этот метод использовался Channavajjala et al. [141], чтобы понять важность прикрепления клеток к белку Tat ВИЧ-1, и их открытие показывает, что белок Tat опосредует значительное, но слабое прикрепление HT 1080 клеток по сравнению с клетками, связывающимися с белками ECM. Гарсия и др. [142,143,144,145] использовал анализ центрифугирования для изучения адгезии клеток и связывания интегрина, а также эффектов поверхностной функциональности самосборки. Harbers et al. [146,147] демонстрируют важность фланкирующих аминокислот в развивающихся лигандах с регулируемой активностью и относительную силу адгезии каждого лиганда с помощью высокопроизводительных анализов для быстрого тестирования взаимодействия рецептор-лиганд. Высокопроизводительные возможности метода центрифугирования были применены Рейесом и Гарсиа [144], которые проанализировали адгезионные способности различных клеток ( HT-1080 , NIh4T3 и MC3T3-E1 ) на разных концентрациях коллагена или фибронектин.Koo et al. [140] использовал этот метод для изучения влияния различной плотности лигандов и кластеризации, чтобы показать, что биофизические сигналы, такие как пространственное расположение лигандов и жесткость ECM, являются центральными для управления клеточными ответами на внешнюю среду.

Вращающийся диск . В методе вращающегося диска используется напряжение сдвига, создаваемое вращающимся дисковым устройством. Сначала клетки высевают на круглое покровное стекло или на поверхность диска (типичный диаметр 10–50 мм).Эти диски позже закрепляются на вращающемся устройстве, которое помещается внутри камеры, заполненной буферным раствором [75,148]. Вращающееся устройство имеет диапазон вращения от 500 до 3000 об / мин. Прилипшие фракции клеток обычно количественно определяют с помощью микроскопии и подсчета количества клеток до и после вращения с использованием либо ручной процедуры [149], либо автоматизированного программного обеспечения для обработки изображений [150]. Техника вращающегося диска использовалась для исследования различных типов взаимодействий клетка-субстрат для широкого спектра применений, таких как количественная оценка силы адгезии остеобластоподобных клеток на биоактивном стекле [150,151], клеток костного мозга человека на гидроксиапатите [152,153], и MC3T3-E1 клеток на пептидах RGD на самоорганизующихся монослоях [154].Ли и др. [154] использовал этот метод для количественной оценки неспецифического и специфического вклада костных клеток в иммобилизованные пептиды RGD и количественно продемонстрировал как возможности, так и ограничения усиления остеогенного ответа биоматериалов с иммобилизованным RGD путем изменения пептида. Этот метод был использован для изучения роли киназы фокальной адгезии, которая важна для функции фокальной адгезии и прочности адгезии клеток [154,155]. Boettiger et al. наблюдал эффект трансформированного онкогена v-src на силу адгезии фибробластов куриного эмбриона [156] и клеток остеосаркомы человека [157], чтобы понять его влияние на функцию интегрина.Линч и др. [158] исследовал природу сигнальных механизмов, которые регулируют функцию интегрина в стационарной адгезии и во время движения клеток, используя клетки, подвергшиеся воздействию инсулиноподобного фактора роста I ( IGF-I ). Влияние поверхностных зарядов на различные субстраты также было изучено с использованием клеток HT-1080 после покрытия фибронектином [159]. Reutelingsperger et al. [148] исследовали влияние дифференциальных напряжений сдвига на межклеточные и межклеточные взаимодействия в монослое эндотелиальных клеток.Гарсия и др. [160] смогли измерить краткосрочную и долгосрочную прочность адгезии IMR-90 человеческих фибробластов, прикрепленных к стеклу, покрытому фибронектином, с использованием метода вращающегося диска.

Проточная камера . Для измерения прочности сцепления используются два типа проточных камер: радиальные и параллельные проточные камеры. Методы с радиальной проточной камерой включают протекание жидкости в камере над прилипшими ячейками на неподвижной подложке, где применяется широкий диапазон радиально зависимых касательных напряжений [161] для отделения популяции клеток в одном эксперименте.Поток жидкости направлен наружу от центра круглой камеры, ударяется о поверхность, представляющую интерес, и течет радиально наружу по субстрату, засеянному клетками. Входящий поток направлен наружу от центра камеры, и напряжение сдвига жидкости уменьшается с увеличением радиального расстояния нелинейным образом [75]. Радиальная проточная камера также известна как проточная камера с точкой торможения или ограниченная падающая струя [162]. Линейная скорость жидкости и напряжение сдвига будут уменьшаться в радиальном направлении поперек диска по мере увеличения площади поперечного сечения канала потока с увеличением радиуса, и этот метод обеспечивает непрерывный диапазон сдвигающей силы в одном эксперименте [162].

Метод радиальной проточной камеры использовался Cozens-Roberts et al. [163] для исследования эффектов плотности лигандов и рецепторов, а также влияния pH и ионной силы среды на взаимодействия между клеткой и поверхностью. DiMilla et al. [164] изучал начальную силу прикрепления и скорость миграции гладкомышечных клеток человека ( HSMC, с) в диапазоне концентраций фибронектина и коллагена IV типа. Их открытие предполагает, что начальная сила прикрепления клетки к субстрату является центральной переменной, определяющей скорость миграции клеток, а максимальная миграция клетки происходит на промежуточном уровне адгезии клетка-субстрат [164].Был проведен ряд исследований для изучения силы адгезии мышиных фибробластов 3T3 на покрытых фибронектином самоорганизующихся монослоях на стеклянных поверхностях [161, 165, 166, 167]. Адгезия клеток MC3T3-E1 к многослойным полиаллиламиногидрохлоридным (ПАУ) гепариновым пленкам была проанализирована с целью оценки биосовместимости пленок различного химического состава [168]. Rezania et al. [169, 170, 171, 172, 173] провел исследования адгезии остеобластов и остеобластоподобных клеток к RGD-пептидам [169, 170 171] и адгезии эндотелиальных клеток к взаимопроникающим полимерным сетям [173] для применения ортопедических имплантатов.Исследование Brown et al. [174] показали, что низкие концентрации трипсина могут улучшать адгезию клеток и способствовать более сильной адгезии эндотелия, в то время как высокие концентрации трипсина значительно снижают количество функциональных интегринов, доступных на мембране. Помимо клеток человека, метод радиального потока также использовался для понимания кинетики адгезии бактерий Escherichia coli K12-D21 в среднеэкспоненциальной и стационарной фазах роста в условиях потока.Клетки яичников китайского хомячка ( CHO ) были использованы для изучения адгезионного поведения к различным субстратам при различных обработках [175].

Проточная камера с параллельными пластинами состоит из нижней пластины и верхней пластины, разделенных расстоянием, равным высоте канала, с образованием прямоугольного проточного канала. Клетки выращивают на покровном стекле и помещают в проточную камеру, состоящую из тонкой резиновой прокладки между двумя пластинами и устанавливаемую на микроскопе, чтобы обеспечить прямое наблюдение за клетками во время экспериментов [75].Поток часто приводится в движение с помощью гидростатического давления из приподнятого резервуара или с помощью автоматического насоса для независимого управления потоком [176, 177, 178]. Напряжение сдвига жидкости можно регулировать, изменяя скорость потока перфузата, вязкость жидкости или высоту и ширину канала [179].

Метод параллельного потока был впервые применен для изучения адгезии эндотелиальных клеток [178,179] и был дополнительно исследован в исследованиях адгезии биотинилированных эндотелиальных клеток, прикрепленных к стеклу с помощью фибронектина или функционализации пептида RGD [180,181,182,183].Камеры с конической высотой были разработаны для создания линейных изменений касательных напряжений вдоль каналов при одной скорости потока [184]. Cao et al. [185] модифицировал камеру и разработал систему камер с боковым обзором, в которой можно было наблюдать боковые изображения деформации ячеек и адгезии к различным адгезионным поверхностям в условиях динамического потока. Также изучалась адгезия клеток к поверхностям, функционализированным искусственными белками ЕСМ, и поверхностям полимеров, обработанным плазмой с использованием различных газообразных веществ [186, 187].Метод параллельного потока использовался для исследования потенциала адгезии различных типов ячеек к ряду различных материалов, включая пленки поли-1-лактида (PLL) [187, 188, 189], полиэлектролитные многослойные пленки [190], полиэтиленовые пленки [191]. и многочисленные поверхности, обработанные стеклом [177,178,192,193,194]. Интересно, что проточная камера может использоваться для наблюдения за потенциалом сосудистой адгезии клеток к эндотелиальному монослою, который представляет систему эндотелиальных вен человека. Gerszten et al. [176] смогли изучить адгезию моноцитов к адгезивной молекуле-1 сосудистых клеток ( VCAM-1 ), трансдуцированной эндотелиальными клетками человека в условиях физиологического потока. Palange et al. [195] исследовал способность циркулирующих опухолевых клеток (ЦКО) к экстравазации в слой эндотеиальных клеток под током, а также способность природных соединений и лечения куркумином ослаблять потенциал метастазирования клеток.

Микрофлюидика . Микрожидкостные технологии «лаборатория на кристалле» представляют собой революцию в области проточной камеры в лабораторных экспериментах, принося преимущества миниатюризации, интеграции и автоматизации во многие отрасли, основанные на исследованиях.Это значительно уменьшает размер устройств и делает многие портативные приборы доступными с возможностью быстрого считывания данных. Использование небольших объемов образцов приводит к большей эффективности химических реагентов, простоте конструкции и рабочих процессов, а также к низким производственным затратам на одно устройство, что обеспечивает возможность одноразового использования и быстрое время отбора образцов. Возможность наблюдения в реальном времени делает микрофлюидику многообещающей для исследований клеточной адгезии. В последние годы исследования адгезии клеток были выполнены в миниатюрной форме традиционных проточных камер с параллельными пластинами, как обсуждалось выше, с использованием потока в прямоугольных микроканалах для приложения касательного напряжения к клеткам.Эти устройства обычно конструируются из оптически прозрачного PDMS, прикрепленного к стеклу с использованием процесса быстрого прототипирования мягкой литографии, который позволяет изготавливать множество почти идентичных устройств за короткий промежуток времени [196]. Критерии оптической прозрачности важны для использования различных методов микроскопии в реальном времени для изучения поведения клеток в различных экспериментальных условиях [197]. Небольшие размеры, связанные с каналами микрометрового размера, обеспечивают ламинарный поток даже при очень высоких линейных скоростях жидкости, что часто требуется при возникновении больших касательных напряжений [198].

Микрожидкостное устройство, состоящее из восьми параллельных каналов, было использовано для оценки влияния различных концентраций коллагена и фибронектина на прочность адгезии эндотелиальных клеток [197]. Был построен ряд микрофлюидных каналов для исследования силы адгезии клеток фибробластов, прикрепленных к стеклянным поверхностям, покрытым фибронектином [198]. В другом случае микроканальные анализы использовались для изучения адгезии различных типов клеток на поверхностях с различными покрытиями, включая коллаген, глутаральдегид и силан [199].Kwon et al. [19] использовал микрожидкостное устройство сдвига, состоящее из четырех параллельных каналов с различными структурами топографии поверхности, чтобы разделить раковые клетки, смешанные в популяции здоровых клеток, на основе силы адгезии. Для количественной оценки взаимодействия между клетками ( NIH / 3T3 мышиных фибробластов и бычьих эндотелиальных клеток аорты) и материалами было разработано зависящее от напряжения сдвига отделение клеток от чувствительной к температуре клеточной культуры с использованием микрофлюидного устройства [200].В последнее время микрофлюидная технология продвинулась вперед в изучении отдельных клеток. Honarmandi et al. [24] интегрированная микрофлюидика с оптическим пинцетом для изучения механотрансдукции и фокальной адгезии отдельных эндотелиальных клеток. Микрожидкостные устройства использовались для обеспечения удобных средств позиционирования клетки в определенном месте в канале с контролируемыми физиологическими условиями, в то время как оптический пинцет использовался для отделения прилипших клеток. Christ et al. [107] модернизировали применение микрофлюидики от изучения адгезии популяционных клеток к исследованиям отдельных клеток. Прямоугольный микроканал использовали для анализа силы адгезии отдельных клеток фибробластов NIh4T3 , которым позволяли прикрепиться в течение 24 часов на коллагеновых и фибронектиновых покрытиях на стекле [107]. В этой работе были визуализированы отдельные клетки на протяжении всего процесса отрыва, и была исследована взаимосвязь между силой адгезии и геометрией клеток.

Регулируемая адгезией остановка клеточного цикла G1 в эпителиальных клетках требует подавления c-Myc

Хотя известно, что c-Myc имеет решающее значение для прогрессирования фазы G1 / S клеточного цикла, особенно в ответ на фактор роста стимулы, его роль в регуляции клеточного цикла в ответ на адгезию клетка-субстрат неясна.В этом отчете мы анализируем роль c-Myc в зависимой от закрепления контрольной точке G1 в эпителиальных клетках молочной железы человека (Рисунок 8). Мы показываем, что экспрессия c-Myc строго регулируется клеточной адгезией в эпителиальных клетках молочной железы человека. В неприлипающих клетках снижение уровней c-Myc коррелирует с остановкой клеточного цикла G1. Однако восстановление экспрессии c-Myc в неприлипающих эпителиальных клетках позволяет этим клеткам обходить требование адгезии для экспрессии и активации ключевых мишеней при переходе G1 / S.Экспрессия c-Myc в неприлипающих клетках предотвращает стабилизацию p27, восстанавливает экспрессию циклина E и тем самым приводит к независимой от адгезии активации комплекса CDK2 и гиперфосфорилированию pRb. Кроме того, экспрессия c-Myc в неприлипающих клетках восстанавливает экспрессию E2F-1 в ответ на стимулы EGF. Взятые вместе, эти результаты предполагают, что c-Myc опосредует зависимую от адгезии регуляцию комплекса циклин E-CDK2 и фактора транскрипции E2F-1.

Рисунок 8

Модель роли c-Myc в опосредовании адгезивно-зависимой контрольной точки G1

Предыдущие отчеты показали значительные вариации, основанные на используемой модели, в отношении влияния клеточной адгезии на экспрессию мРНК c-Myc . Мы обнаружили, что клеточная адгезия не является необходимой для начальной, немедленной индукции c-Myc с помощью EGF. Скорее, клеточная адгезия необходима для устойчивой экспрессии c-Myc в циклических клетках. В отсутствие адгезии эпителиальные клетки A1N4 и MCF-10A быстро снижают уровень c-Myc, в отличие от сообщений о клетках BALB / 3T3 и первичных культурах фибробластов кожи человека (Dike and Farmer, 1988; Bohmer et al., 1996). Адгезия клеток в эпителиальных клетках молочных желез регулирует экспрессию c-Myc, по крайней мере частично, на уровне транскрипции, поскольку в неприлипающих клетках наблюдается трехкратное уменьшение мРНК Myc. Это снижение c-Myc нельзя объяснить снижением стабильности его мРНК. Однако дополнительный посттранскрипционный механизм регуляции может играть роль, поскольку уменьшение белка c-Myc больше, чем наблюдаемое на уровне мРНК c-Myc. c-Myc может регулироваться как на уровне инициации трансляции, так и на уровне стабильности белка (Spencer and Groudine, 1991; Flinn et al., 1998; Салгетти и др., 1999). Возникает соблазн предположить, что адгезия может изменять стабильность c-Myc, поскольку c-Ras может стабилизировать c-Myc (Sears et al., 1999), и поскольку передача сигналов c-Ras зависит от адгезии (Lin et al. , 1997; Хау и Джулиано, 1998).

Чтобы выяснить, требуется ли регуляция c-Myc для зависимой от адгезии контрольной точки, мы сравнили клетки A1N4 со стабильно трансфицированными клетками A1N4-Myc, которые конститутивно экспрессируют мышиный c-Myc. Усиленной экспрессии c-Myc в неприлипающих клетках достаточно для восстановления фосфорилирования pRb.И комплекс циклин D-CDK4, и комплекс циклин E-CDK2 участвуют в фосфорилировании pRb (Hatakeyama et al., 1994; Lundberg and Weinberg, 1998), а их экспрессия и активность регулируются клеточной адгезией (Fang et al. , 1996; Zhu et al., 1996). Транскрипция циклина D1 регулируется клеточной адгезией в некоторых системах фибробластов (Zhu et al., 1996), но не в других (Fang et al., 1996; Shulze et al., 1996). В наших эпителиальных клетках A1N4 молочной железы человека индукция мРНК циклина D1 зависит от фактора роста, но не зависит от адгезии.Хотя клеточная адгезия не является необходимой для индукции циклина D1, она изменяет кинетику накопления циклина D1. Пиковая экспрессия циклина D1 после стимуляции EGF задерживается на 6 часов в клетках, находящихся в суспензии, по сравнению с клетками в монослое. Эта индукция циклина D1 указывает на то, что неприлипающие клетки A1N4 все еще чувствительны к EGF и способны продвигаться через середину фазы G1 независимо от закрепления. Помимо экспрессии циклинов D1 и D3, две другие линии доказательств указывают на то, что комплекс циклин D-CDK4 не опосредует зависимый от закрепления контроль прогрессирования фазы G1, и этот комплекс не является мишенью c-Myc.Во-первых, уровни ингибитора CDK4 p16 низкие в A1N4 и остаются незатронутыми ни адгезией, ни c-Myc (данные не показаны). Кроме того, комплекс CDK4 активен в неприлипающих клетках A1N4, и эта активность не изменяется под действием c-Myc.

Напротив, мы обнаружили, что клеточная адгезия строго необходима для активации CDK2 в A1N4, и экспрессия c-Myc может обратить этот эффект. Наши результаты предполагают, что способность c-Myc восстанавливать активность CDK2 в неприлипающих клетках опосредуется по крайней мере двумя этапами.Во-первых, количество положительного регулятора CDK2, циклина E, увеличивается. Во-вторых, снижается уровень ингибитора CDK2, p27. В отличие от фибробластов, которые индуцируют циклин E в условиях отсутствия адгезии (Carstens et al., 1996; Fang et al., 1996; Shulze et al., 1996; Zhu et al., 1996), экспрессия циклина E является адгезией. -зависимы в клетках A1N4. Экспрессия c-Myc в суспендированных клетках достаточна для восстановления количества циклина E до уровня, аналогичного тому, который присутствует в прикрепленных клетках.Следовательно, повышенная доступность циклина E может способствовать его ассоциации и активации CDK2. Дерегулированная экспрессия c-Myc приводит к увеличению уровня циклина E в непролиферативных условиях, таких как сывороточный голод и остановка слияния (Jansen-Durr et al., 1993; Steiner et al., 1995), где уровни циклина Е обычно очень низкие. Напротив, c-Myc не влияет на уровень циклина E в экспоненциально растущих клетках (Jansen-Durr et al., 1993). Точно так же при стимуляции EGF адгезивные клетки A1N4 и A1N4-Myc не обнаруживают значительной разницы в индукции циклина E.Однако экспрессия c-Myc в неприлипающих клетках способствует экспрессии циклина E. Это различие в действии c-Myc, основанное на пролиферативном статусе клеток, предполагает, что c-Myc может играть роль в деформации. -репрессия циклина Е, а не его прямая индукция. Способность c-Myc ослаблять репрессию транскрипции недавно была описана для гена циклина D2 (Bouchard et al., 1999). Альтернативно, транскрипция циклина E в неприлипающих клетках может управляться E2F-1, экспрессия которого восстанавливается в клетках A1N4-Myc.Промотор циклина E содержит сайт связывания E2F, а сверхэкспрессия E2F-1 увеличивает уровень циклина E (DeGregori et al., 1995; Ohtani et al., 1995). Наши текущие данные не показывают, предшествует ли экспрессия E2F-1 экспрессии циклина E. Однако 2,5-кратное увеличение уровней E2F-1, обнаруженное в прикрепленных клетках A1N4-Myc, не приводит к увеличению уровней cyclin E, предполагая, что E2F-1 сам по себе не может участвовать в регуляции циклина E с помощью c-Myc.

В дополнение к снижению циклина E, повышение уровней ингибитора CDK, p27, участвует в ингибировании комплекса CDK2 в неприлипающих клетках.Подобно предыдущим сообщениям, отсутствие адгезии приводит к 3–4-кратному увеличению ассоциации p27 с CDK2. Сообщалось, что такой величины повышенного связывания p27 с CDK2 достаточно для ингибирования CDK2 (Harper et al., 1995). Экспрессия c-Myc в неприлипающих клетках снижает уровни p27, связанного с CDK2, до уровней, аналогичных тем, которые наблюдаются в прикрепленных, пролиферирующих клетках A1N4. Считается, что c-Myc косвенно индуцирует активацию комплекса циклин E-CDK2, индуцируя временное взаимодействие p27 с «термолабильным» белком и, таким образом, вытесняя p27 из комплекса CDK2 (Steiner et al., 1995; Vlach et al., 1996; Muller et al., 1997; Perez-Roger et al., 1997). Было предложено два механизма для управления высвобождением p27 из комплекса CDK2. Во-первых, c-Myc-зависимое увеличение циклина D1 и D2 может титровать p27, вытесняя этот CKI из комплекса циклин E-CDK2 в комплекс циклин D-CDK4 (Bouchard et al., 1999; Perez-Roger et al., 1999). Однако в других моделях экспрессия циклина D не изменяется под действием c-Myc и не требуется для активации комплекса циклин E – CDK2. Тем не менее, c-Myc индуцирует диссоциацию CDK2-фосфорилированного p27 от комплекса циклин E – CDK2.Хотя это и не требуется для c-Myc-зависимой активации комплекса циклин E – CDK2, фосфорилирование и высвобождение p27 из комплекса CDK2, как полагают, является первым шагом нацеливания на p27 для деградации через путь убиквитин-протеосома (Pagano et al. ., 1995; Muller et al., 1997; Perez-Roger et al., 1997). Хотя клетки A1N4-Myc экспрессируют несколько более высокий уровень мРНК циклина D1, чем родительские клетки A1N4, это не влияет на распределение p27. Мы не смогли обнаружить какой-либо p27, связанный с CDK4, путем совместной иммунопреципитации, хотя мы смогли обнаружить ассоциацию p27 с минорной популяцией комплексов CDK2 в неприлипающих клетках A1N4-Myc.Следовательно, c-Myc, по-видимому, индуцирует высвобождение p27 из комплекса CDK2, что приводит к его деградации посредством пути убиквитин-протеасома, а не к его перемещению из комплекса CDK2 в комплекс CDK4. В соответствии с этой гипотезой, стабильность p27 резко снижается в неприлипающих клетках A1N4-Myc. Кроме того, обработка неприлипающих клеток A1N4-Myc ингибитором протеасом приводит к трехкратному увеличению p27. В A1N4 c-Myc специфически регулирует уровни p27.Уровень другого члена того же семейства ингибиторов CDK, p21, не изменялся адгезией или c-Myc. Нам не удалось оценить влияние адгезии и c-Myc на третьего члена этого семейства CDK, p57, поскольку клетки A1N4 не экспрессируют этот CKI (Nijjar et al., 1999).

В клетках A1N4 и MCF-10A экспрессия c-Myc и p27 обратно коррелирована. Внеклеточные антимитогенные сигналы также вызывают сходную картину. TGF-β-индуцированная остановка роста эпителиальных и эндотелиальных клеток и ингибирование роста из-за межклеточного контакта, каждый из которых, как полагают, опосредован индукцией p27, также приводит к снижению уровней c-Myc (Sejersen et al. al., 1985; Куматори и др., 1991; Поляк и др., 1994; Александроу и Моисей, 1995). Взаимное исключение экспрессии c-Myc и p27, в дополнение к способности c-Myc снижать уровень p27, предполагает, что снижение уровней c-Myc является общим механизмом, посредством которого антимитогенные сигналы индуцируют стабилизацию p27 и клетки остановка цикла.

Сообщалось, что эктопическая экспрессия c-Myc восстанавливает экспрессию циклина A в неприлипающих фибробластах Rat1 (Barrett et al., 1995). Мы сделали аналогичное наблюдение в ячейках A1N4.Экспрессия циклина A зависит от адгезии, и нарушение регуляции экспрессии c-Myc может индуцировать экспрессию циклина A в неприлипающих эпителиальных клетках A1N4 (данные не показаны). Результаты, представленные в этом отчете, предполагают механизм, посредством которого c-Myc влияет на экспрессию циклина А в неприлипающих клетках. Репрессия транскрипции циклина A в неприлипающих клетках опосредуется участком связывания E2F в промоторе циклина A (Shulze et al., 1996). Стимуляция покоящихся клеток сывороткой приводит к переключению с репрессивного трансактивационного комплекса E2F-p107 на свободный E2F и комплекс E2F-p107-циклин E в условиях прикрепления.Напротив, в неприлипающих клетках этого переключения не происходит, тем самым поддерживая ингибирование транскрипции циклина А. Кроме того, p27 предотвращает активацию промотора циклина A, блокируя ассоциацию циклина E-CDK2 с комплексом E2F-p107 (Zerfass-Thome et al., 1997). Следовательно, снижение уровней p27, увеличение уровней циклина E, активация CDK2 и фосфорилирование членов семейства белков Rb с помощью c-Myc могут быть вовлечены в регуляцию транскрипции ген циклина А.Кроме того, принудительная экспрессия c-Myc в неприлипающих клетках восстанавливает экспрессию E2F-1. Эта c-Myc-зависимая индукция E2F может обеспечивать свободный E2F для управления транскрипцией циклина A. Эти данные согласуются с нашим недавним наблюдением связанной с c-Myc экспрессии E2F-1 и циклина A в онкогенезе молочной железы трансгенных мышей в vivo исследования (Liao et al., 2000).

Как c-Myc участвует в индукции E2F-1, не ясно. E2F-2, член семейства E2F, который имеет зависимый от клеточного цикла паттерн экспрессии, аналогичный E2F-1, был предложен как прямая мишень c-Myc, на основании открытия, что ген E2F-2 содержит c -Myc-чувствительный E-бокс в его промоторе (Sears et al., 1997). Однако в промоторе E2F-1 еще не идентифицирован c-Myc-связывающий элемент. Альтернативно c-Myc может индуцировать экспрессию E2F-1 посредством инактивации семейства карманных белков Rb. В покоящихся клетках транскрипция E2F-1 подавляется связыванием комплексов семейства Rb-E2F с сайтом связывания E2F в промоторе E2F-1 (Black and Azizkhan-Clifford, 1999). Эта репрессия может не высвобождаться, когда клетки стимулируются EGF в суспензии, тем самым предотвращая экспрессию E2F-1, которая обычно наблюдается в прикрепленных клетках на поздних стадиях G1.В ответ на EGF фосфорилирование pRb в неприлипающих, трансфицированных c-Myc клетках может высвобождать репрессию транскрипции гена E2F-1 и обеспечивать независимую от закрепления экспрессию E2F-1. Наши данные показывают, что неприлипающие клетки все еще реагируют на EGF и что EGF необходим для индуцированного c-Myc прогрессирования фазы G1 в этих клетках.

Циклин E-CDK2 и E2F не только взаимно влияют на экспрессию и активность друг друга, но они также взаимодействуют в индукции S-фазы и репликации ДНК (Leone et al., 1999). Наши результаты показывают, что и циклин E-CDK2, и E2F-1 регулируются клеточной адгезией в эпителиальных клетках. Кроме того, c-Myc может обходить контроль адгезии фазового перехода G1 / S во многих точках, восстанавливая активность циклина E-CDK2, а также экспрессию E2F-1. Таким образом, снижение уровня c-Myc в неприлипающих клетках, вероятно, будет критическим событием для предотвращения независимого от закрепления прогрессирования в S-фазу.

Электрокардиостимулятор клеточного цикла поддерживает адгезию в ногу с делением | Журнал клеточной биологии

Прилипшие клетки собираются перед делением, но неясно, как отслоение регулируется клеточным циклом.В этом выпуске Jones et al. (2018. J. Cell Biol. https://doi.org/10.1083/jcb.201802088) обнаружили, что киназа CDK1 поддерживает адгезию во время интерфазы за счет фосфорилирования адгезионных белков интегрина, включая формин FMNL2, и потери этой функции CDK1. активность в G2 вызывает разборку адгезии.

Актомиозиновый цитоскелет используется клетками для различных процессов, требующих механической силы, таких как миграция и деление. Каждый процесс управляется особой структурой актомиозина.Хотя основной сократительный механизм является общим для всех структур актомиозина, каждая имеет уникальное подмножество дополнительных белков, которые определяют его внутреннюю организацию и связывают ее с другими клеточными структурами, такими как плазматическая мембрана, ядро ​​или участки клеточной адгезии (Zaidel-Bar и др., 2015). То, как конкретные сети актомиозина собираются или разбираются в нужное время и в нужном месте, является областью интенсивных исследований. Множественные актомиозиновые структуры могут сосуществовать в клетке одновременно. Однако некоторые организации цитоскелета несовместимы с другими.В этом выпуске Jones et al. обращаются к неподходящей комбинации базальных актомиозиновых стресс-волокон с корковой организацией, необходимой для митоза.

Давно наблюдалось, что адгезивные клетки разбирают свои базальные стрессовые волокна и большую часть адгезионных комплексов клеточного матрикса, прежде чем они собираются в складку для подготовки к делению клетки. Округление клеток важно для освобождения места для митотического веретена и для правильного выравнивания веретена (Luxenburg et al., 2011). Не позволяя клеткам разбирать их матричные адгезии, клетки препятствуют округлению и приводят к серьезным дефектам цитокинеза и многоядерным клеткам. Почему необходима разборка адгезий клеточного матрикса и стрессовых волокон? Прежде всего, сильная адгезия клеточного матрикса физически препятствует отслоению клеточной мембраны, необходимому для округления клетки. Во-вторых, белковые компоненты стрессовых волокон могут потребоваться в коре головного мозга для повышения ее сократимости. Наконец, важно, чтобы митотическая кора начиналась как изотропная или однородная сеть, по которой сигналы, исходящие от веретена, будут управлять сборкой цитокинетического кольца.

Jones et al. (2018) исследовали размер и распределение адгезионных комплексов клеточного матрикса и актинового цитоскелета в синхронизированных клетках HeLa и U2OS. Они обнаружили небольшие периферические адгезии и периферический актин в фазе G1, большие адгезии и массивные стрессовые волокна по всей клетке в фазе S, а затем возвращение к небольшим периферическим адгезиям и актину в фазе G2 в ожидании фазы M. Эти наблюдения согласуются с недавними измерениями силы тяги, выполненными на клетках RPE1, экспрессирующих репортер клеточного цикла, показывающими высокую энергию механической тяги в S-фазе и низкую энергию тяги в G2 (Vianay et al., 2018).

Тогда возникает вопрос, что регулирует разборку адгезионных комплексов и стрессовых волокон во время G2 и как эта разборка координируется с развитием клеточного цикла? На основании своих предыдущих масс-спектрометрических исследований Jones et al. (2018) был кандидат в регулятор: CDK1, циклин-зависимая серин / треониновая киназа, которая в комплексе с циклинами является основным двигателем клеточного цикла. Фосфопротеомика показала, что многие белки комплекса адгезии интегрина являются потенциальными субстратами CDK1, а ингибирование CDK1 привело к потере актиновых стрессовых волокон и существованию только небольших адгезий на периферии клеток, напоминающих фенотип клеток в G2 (Robertson et al., 2015). В текущем исследовании Jones et al. (2018) продолжили, чтобы показать, что циклин A2 является циклином, работающим с CDK1, чтобы способствовать большим комплексам адгезии интегрина и стрессовым волокнам, и они использовали более точную протеомику для идентификации субстратов CDK1 в интерфазных клетках. Среди 26 идентифицированных субстратов было несколько нетрадиционных регуляторов миозина и актина, включая WDR1, PLS3, WASF2 и FMNL2.

Jones et al. (2018) исследовали формин FMNL2, нуклеатор актина и фактор, способствующий удлинению, продемонстрировав как in vitro, так и в клетках, что он фосфорилируется CDK1 по остатку серина 1016.Важно отметить, что фосфомиметик FMNL2-S1016E может частично восстанавливать фенотип клеточной адгезии в клетках с нокдауном CDK1, демонстрируя, что фосфорилирование FMNL2 способствует образованию центральных комплексов адгезии и стрессовых волокон ниже CDK1, но что CDK1 имеет другие мишени во время S-фазы. Интересно, что уровни фосфорилирования FMNL2 не увеличиваются во время фазы S, но они снижаются в G2. Т.о., оказывается, что активность cyclin A2-CDK1 конститутивно необходима для центральных спаек и стрессовых волокон, чтобы появляться и оставаться во время S фазы, и их разборка в G2 является результатом инактивации CDK1.CDK1, как хорошо известно, инактивируется в G2 за счет Wee1-зависимого фосфорилирования как часть контрольной точки G2 / M (обзор в Hégarat et al., 2016). Однако Джонс и др. (2018) обнаружили, что увеличение экспрессии циклина B1 в G2 важно для инактивации CDK1, поскольку РНКи циклина B1 предотвращает разборку адгезии в G2, как и ингибирование Wee1. Остается неясным, как циклин B1 регулирует активность Wee1 в отношении CDK1.

Недавнее исследование сил, проявляемых эпителиальными клетками в монослое на протяжении клеточного цикла, показало, что за 3 часа до митоза, во время фазы G2, клетки меньше воздействуют на своих соседей, предположительно за счет модуляции их межклеточных соединений (Uroz et al., 2018). Стоит изучить, играет ли инактивация CDK1 также роль в понижающем регулировании напряжения в межклеточных соединениях. Следует отметить, что как формин FMNL2, так и его паралог FMNL3, как было показано, вносят вклад в полимеризацию актина и стабильность адгезивных соединений (Grikscheit et al., 2015; Rao and Zaidel-Bar, 2016).

Наконец, следует отметить, что хотя классические адгезионные комплексы интегринов разбираются во время G2, недавно было сообщено, что сами интегрины остаются на месте.Эти контакты интегрина без бляшек соединяют митотические клетки с нижележащим матриксом на протяжении митоза и направляют повторное распространение дочерних клеток (Dix et al., 2018). Будет интересно проверить, отличается ли вызванная CDK1 разборка сайтов адгезии от разборки, которая происходит, например, на заднем крае мигрирующих клеток, и выяснить, как клетки уравновешивают потерю большинства компонентов своего комплекса адгезии с сохранение достаточной адгезии для сохранения знаний о микро-окружающей среде.

Возвращаясь к вопросу о том, как специфические структуры актомиозина собираются и разбираются в определенные моменты времени и в определенных местах внутри клетки и как эта регуляция координируется с клеточным циклом, мы должны признать, что клетка предложила очень элегантное решение: клеточный цикл. киназа пейсмекера (CDK1) подрабатывает во время интерфазы, регулируя комплексы адгезии интегрина и стрессовые волокна. Будет интересно узнать, какие другие немитотические активности задействует CDK1 во время интерфазы.

Анализ адгезии тромбоцитов к покрытой коллагеном поверхности в условиях потока: участие гликопротеина VI в адгезии тромбоцитов | Кровь

Адгезия тромбоцитов к открытой поверхности внеклеточного матрикса в текущей крови является первой и критической реакцией для образования тромба in vivo. Однако механизм этой адгезии тромбоцитов in vivo еще предстоит тщательно изучить. Одна из причин этого — отсутствие практического метода анализа для оценки адгезии тромбоцитов в условиях потока.Мы разработали метод анализа (флуоресцентный анализ адгезии), который основан на методе, первоначально описанном Хаббеллом и Макинтайром (Biomaterials 7: 354, 1986), с некоторыми модификациями, чтобы сделать его более пригодным для анализа небольших образцов, и разработали метод анализа. для количественной оценки степени адгезии и агрегации тромбоцитов по флуоресцентным изображениям с помощью компьютерной системы анализа изображений. В нашем исследовании было обнаружено, что адгезия тромбоцитов, выраженная как процент площади, покрытой прикрепленными тромбоцитами, двухфазно увеличивается как функция времени.На первом этапе тромбоциты взаимодействовали с покрытым коллагеном, временно останавливаясь на поверхности; мы назвали эту реакцию временным арестом. Во второй фазе тромбоциты прилипали к поверхности намного быстрее и прочнее, и эта адгезия зависела от скорости сдвига; в этой фазе тромбоциты образовывали агрегаты. Мы использовали наш анализ для анализа влияния ингибиторов агрегации тромбоцитов на адгезию тромбоцитов. Все три исследованных ингибитора, EDTA (10 ммоль / л), антигликопротеин (GP) IIb / IIIa и пептид GRGDS (1 ммоль / л), ингибировали вторую фазу адгезии в текущей крови.Кроме того, тромбоциты с дефицитом GPVI также показали нарушение адгезии во второй фазе при тех же условиях. Эти результаты предполагают, что активация GPIIb / IIIa и GPVI вносят вклад в реакцию, вызывающую вторую фазу. Вторая фаза адгезии была тщательно изучена, и пришли к общему мнению, что эта реакция в основном связана с взаимодействием тромбоцитов с тромбоцитами. В этом отчете мы смогли обнаружить более раннюю реакцию — временный арест. Эта временная остановка может отражать быстрое и слабое взаимодействие между GPIb / IX тромбоцитов и комплексами коллаген-фактор Виллебранда на покрытой коллагеном поверхности.

Сервер анализа фокальной адгезии

Все результаты этапов обработки изображений сохраняются в zip-файл, который вы скачали. Есть несколько различных типов анализов. автоматически выполняется для каждого набора изображений, ниже вы найдете несколько инструкции о том, как найти несколько наиболее распространенных свойств измерены в экспериментах по динамике фокальной адгезии. Вы также можете найти здесь также есть краткие описания всех файлов результатов.

---

Скорость сборки и разборки фокальной адгезии

Скорость сборки и разборки Focal Adhesion хранится в файл с именем «ad_kinetics.csv «в папке» adhesion_props «. Эти результаты были отфильтрованы, чтобы включать только спайки с положительным ставки и p-значения менее 0,05. Сообщается о четырех свойствах для каждой ставки:

• класс: Либо сборка, разборка или стабильность
• FA_number: это уникальный номер, присвоенный каждой адгезии. в процессе отслеживания.
Наклон
• : рассчитывается скорость сборки или разборки. используя тот же метод, что и Webb, et al.2004 г. описанные здесь модификации
• p.value: значение p, рассчитанное для вероятности просмотр определенных свойств сборки / разборки происходит случайно.
• r.squared: Это значение R & sup2 для лог-линейная подгонка линии.
• image_count: количество изображений, включенных в фаза.
• phase_length: общая длина фазы в реальном времени в минут.

Если вы хотите глубже изучить результаты, визуализации каждого адгезия и измерения интенсивности адгезии маркер на каждом изображении также доступен.Вы можете найти визуализаций в папке «single_ad» в «visualizations», где каждый файл назван с использованием того же номера, что и в ad_num столбец файла результатов.

Вы можете увидеть график измерений интенсивности и соответствующий этап сборки или разборки в Файл Average_adhesion_signal.pdf в каталоге моделей adhesion_props. В этом файле названия каждого графика одинаковы. номер как в столбце ad_num. Наконец, если вы хотите сырой данные об интенсивности вы можете посмотреть на Average_adhesion_signal.csv файл в lin_time_series. Каждая строка файла CSV соответствует к одиночному приклеиванию, где номер строки соответствует столбец ad_num.

Фазовые свойства стабильности при фокальной адгезии

Также измеряются некоторые свойства фазы стабильности ТВС. и сохранил. Чтобы присутствовать в этом файле, адгезия должна иметь этап сборки и разборки, на котором значение p лог-линейная аппроксимация менее 0,05. Image_count и FA_number свойства такие же, как в свойстве сборки / разборки файл.Эти свойства не использовались никакими публикациями, но они могут быть интересны. Некоторые из следующих значений используют схему нормализации для попытка исправить различия в интенсивности маркеров FA. Таким образом значения нормированной интенсивности находятся путем деления интенсивности маркера FA по среднему значению первого и последнего значения интенсивности в заданном временном ряду интенсивности FA.

• mean_intensity: Среднее значение интенсивностей маркеров FA. во время фазы стабильности.
• mean_fold_change: Среднее значение нормализованной интенсивности. значения во время фазы стабильности.
• stdev: стандартное отклонение нормализованного значения интенсивности во время стандартной фазы.
• coeff_of_var: Результат деления стандартного отклонения на mean_fold_change values, коэффициент вариации.
• half_peak_time: Количество времени между временем, когда фаза сборки достигает половины средней интенсивности стабильности и когда фаза разборки достигает половины значения устойчивости интенсивность.

Если вы хотите глубже изучить результаты, визуализации каждого адгезия и измерения интенсивности адгезии маркер на каждом изображении также доступен. Вы можете найти визуализаций в папке «single_ad» в «visualizations», где каждый файл назван с использованием того же номера, что и в ad_num столбец файла результатов.

Вы можете увидеть график измерений интенсивности и соответствующий этап сборки или разборки в Average_adhesion_signal.pdf в каталоге моделей adhesion_props. В этом файле названия каждого графика одинаковы. номер как в столбце ad_num. Наконец, если вы хотите сырой данные об интенсивности, вы можете посмотреть в Average_adhesion_signal.csv файл в lin_time_series. . Каждая строка файла CSV соответствует к одиночному приклеиванию, где номер строки соответствует столбец ad_num.

Найти статические свойства ТВС

Для каждого очагового сцепления собраны несколько различных свойств. определяется системой.Эти свойства, такие как площадь и интенсивность хранятся двумя способами: как единичные измерения, связанные с спаечными процессами. на каждом изображении и как измерения с течением времени, связанные с спайки отслеживаются во времени. Все единичные измерения находятся в подпапки папки «Individual_pictures», в частности Папка raw_data. Там вы найдете различные файлы csv, такие как «Area.csv» и «Average_adhesion_signal.csv», которые содержат значения площади. и значения интенсивности соответственно.Все единицы расстояния или площади в пикселях или квадратных пикселях.

Найти динамические свойства FA

Помимо статических свойств, собираемых системой, Также собраны несколько динамических свойств. Эти свойства являются суммарными характеристиками единственной адгезии с течением времени, даже если адгезия присутствовала в фильме только для одного кадра. Эти свойства можно найти в файле ‘single_lin.csv’ в папке Папка adhesion_props.

Рассчитанные свойства включают долговечность (срок службы), наибольшую площадь адгезии, средняя площадь, средняя интенсивность маркера FA и осевой соотношение. Если предоставляется набор файлов с маской ячеек, среднее значение также учитывается расстояние от края ячейки и центра ячейки.

Найдите индекс выравнивания фокальной адгезии (FAAI)

Вы можете посмотреть значение FAAI в «adhesion_orientation.pdf »в папке« adhesion_props / FAAI ». значение FAAI указано в заголовке левого графика в центральный ряд.

Файлы в adhesion_props

Папка «adhesion_props» содержит ряд выходных файлов. описание извлеченных и обобщенных свойств FA. Папка image_analysis содержит диагностические графики и промежуточные файлы, используемые на этапах анализа изображений pipeline, я не буду вдаваться в подробности об этих файлах.Остальные результаты, разделенные по папкам, выглядят следующим образом:

assembly_disassem_models

Все эти файлы относятся к построенным моделям сборки / разборки. от средней интенсивности маркера ФА. Если вас интересует информацию о рейтинге см. в разделе выше. Иначе:

• assembly_rows_lengths.csv: простой файл, содержащий FA номер и продолжительность соответствующего этапа сборки. Используется на этапах визуализации для создания небольших несколько изображений отдельных этапов сборки адгезии.
• disassembly_rows_lengths.csv: тот же формат, что и assembly_rows_lengths.csv, а для разборки фазы.
• Average_adhesion_signal.Rdata: Промежуточные данные для тарифные модели, сформированные для языка программирования R.
• Average_adhesion_signal.pdf: диагностические изображения для расчеты скорости, показаны все этапы сборки / разборки построенный с R-квадратом и ставками.

FAAI

Все эти файлы относятся к расчету угла FAAI и FA. измерения.

• adhesion_orientation.pdf: Диагностическая сводка FAAI расчеты. Вверху слева: углы сцепления с положительным Ось X как угол 0. Вверху справа: значения FAAI через процедура поворота угла, красная линия — средний угол, синяя выровняйте средний угол, отметку оси Y для значения FAAI. Середина слева: углы FA повернуты на доминирующий угол. В центре справа: Доминируйте ракурс для каждого изображения, снятого индивидуально. Нижний: Гистограмма отклонения от начального угла для одиночных FA
• FA_orientation.Rdata: Промежуточные данные для расчета значения FAAI, сформированные для программирования R язык.
• FAAI_angles.csv: Углы FA, повернутые к доминирующий угол, используемый для расчета FAAI.
• per_image_dom_angle.csv: Доминирующий угол для каждого изображения

lin_time_series

Эта папка содержит наборы свойств FA, организованные в формат матрицы. Каждый файл данных организован одинаково, в каждом ряду — свойства отдельного сцепления и в каждом столбец — это все свойства адгезий, присутствующих в одно изображение.Для спаек, которые еще не родились умер, NaN используется как значение-заполнитель.

Некоторые объекты недвижимости полагаются на наличие вторичного маркер для поиска границы ячейки. Эти свойства не рассчитываются, когда вторичный маркер отсутствует.

Я также вычисляю общие центроиды клеток двумя способами: в зависимости от имеющихся данных. Когда только маркер FA в настоящее время я вычисляю «центр тяжести FA», который является просто среднее значение координат x и y всех FA, найденных в изображение.Когда присутствует вторичный маркер границы ячейки, я также вычислите «центроид ячейки», который является невзвешенным центроид пикселей в теле ячейки.

• Angle_diff_from_radial.csv: разница в угле между линией, ведущей от центра тяжести FA к индивидуальному углу большой / малой оси FA.
• Angle_to_center.csv: угол между центроидом маски ячейки и отдельным центроидом FA.
• Angle_to_FA_cent.csv: угол между центром тяжести FA и отдельным центром тяжести FA.
• Area.csv: Площадь приклеивания.
• Average_adhesion_signal.csv: Среднее значение интенсивности маркера FA.
• Centroid_dist_from_center.csv: Расстояние от центроида маски ячейки до индивидуального центроида FA.
• Centroid_dist_from_edge.csv: расстояние от края ячейки до центроида FA.
• Centroid_x.csv: расположение невзвешенного компонента x центроида FA, возвращенного параметром regionprops.
• Centroid_y.csv: расположение невзвешенного компонента y центроида FA, возвращенного параметром regionprops.
• CHull_dist.csv: Расстояние от выпуклой кромки корпуса до центроида FA.
• Dist_to_FA_cent.csv: Расстояние до центроида FA от индивидуального центроида FA
• MajorAxisLength.csv: длина большой оси эллипса, соответствующая адгезии.
• MinorAxisLength.csv: длина малой оси эллипса, соответствующая адгезии.
• Ориентация.csv: угол между большой осью и положительной осью X.

Как найти идентификационный номер FA из визуализаций

Предположим, вы просматривали визуализацию основных моментов FA. в ‘визуализациях / отслеживании’ и хотите подключить FA, которую вы видите выделены для извлеченных данных в других результатах. В целях для этого вам нужно найти номер FA ID, который однозначно идентифицирует эту FA в остальных файлах данных. Обработка конвейер создает набор файлов визуализации, которые отражают файлы в ‘визуализациях / слежении’, но имеют метки с номерами FA на каждую FA.Файлы визуализации FA ID находятся в ‘visualizations / lineage_id’ и требует другой программы, которая может читать файлы svg, чтобы увидеть ярлыки идентификаторов, связанных с каждый FA. Я протестировал эти файлы в inkscape, который открыт. исходный код и бесплатный, но я ожидаю, что Adobe Illustrator также будет работать. Найдя файлы FA ID, теперь вы можете открыть файл .svg. который содержит интересующую вас информацию, и вы должны увидеть что-то вроде этого: Чтобы найти идентификатор FA, вам нужно увеличить масштаб, пока крошечные метки связанные с каждой FA, видны.В Inkscape вы можете держать вниз ctrl и с помощью колесика мыши или меню «Просмотр / Масштаб» зум. После увеличения вы должны увидеть что-то вроде этого: Хотя идентификационные номера не так легко читать, особенно в районах с высокой плотностью FA, идентификационные номера всегда будут в правом нижнем углу каждой FA. Мне пришлось сделать идентификационные номера, которые маленький, чтобы можно было видеть числа без особого труда перекрывать. Вы можете дважды проверить идентификационный номер, открыв другой svg изображение из папки, которая также содержит такой же адгезия.Это тот же идентификационный номер, который используется во всех файлах в ‘adhesion_props’. Он также соответствует номеру строки в ‘lin_time_series’, поэтому, если вы обнаружите, что ваш идентификатор FA равен 1000, все номер строки 1000 в файлах csv в lin_time_series соответствует вашему FA. Кстати, это решение не так уж и здорово, но я открыт к другим идеям о том, как связать визуализации с необработанными данные. Не стесняйтесь обращаться ко мне, если у вас есть идеи.

функций противомикробных препаратов | Безграничная микробиология

Ингибирование синтеза клеточной стенки

β-лактамные (бета-лактамные) и гликопептидные антибиотики действуют путем ингибирования или вмешательства в синтез клеточной стенки бактерий-мишеней.

Цели обучения

Опишите два типа противомикробных препаратов, подавляющих синтез клеточной стенки: бета-лактамные и гликопептидные антибиотики.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Слой пептидогликана важен для структурной целостности клеточной стенки, поскольку он является самым внешним и основным компонентом стенки.
• β-лактамные антибиотики — это широкий класс антибиотиков, который включает производные пенициллина (пенамы), цефалоспорины (цефемы), монобактамы и карбапенемы.
• β-лактамные антибиотики обладают бактерицидным действием и действуют путем ингибирования синтеза пептидогликанового слоя стенок бактериальных клеток.
• Гликопептидные антибиотики включают ванкомицин, тейкопланин, телаванцин, блеомицин, рамопланин и декапланин.
• Гликопептидные антибиотики подавляют синтез клеточных стенок у восприимчивых микробов, подавляя синтез пептидогликана.

Ключевые термины

• бета-лактамный антибиотик : широкий класс антибиотиков, ингибирующих синтез клеточной стенки, состоящий из всех антибиотиков, которые содержат β-лактамное ядро ​​в своей молекулярной структуре.Сюда входят производные пенициллина (пенамы), цефалоспорины (цефемы), монобактамы и карбапенемы.
• Гликопептидный антибиотик : Гликопептидные антибиотики состоят из гликозилированных циклических или полициклических нерибосомных пептидов. Значимые гликопептидные антибиотики включают ванкомицин, тейкопланин, телаванцин, блеомицин, рамопланин и декапланин. Препараты этого класса подавляют синтез клеточных стенок у восприимчивых микробов, подавляя синтез пептидогликана.
• пептидогликан : полимер гликана и пептидов, обнаруженный в стенках бактериальных клеток.

Два типа противомикробных препаратов действуют, подавляя или препятствуя синтезу клеточной стенки бактерий-мишеней. Антибиотики обычно нацелены на формирование клеточной стенки бактерий (важным компонентом которой является пептидогликан), поскольку клетки животных не имеют клеточных стенок. Слой пептидогликана важен для структурной целостности клеточной стенки, поскольку он является самым внешним и основным компонентом стенки.

Первым классом противомикробных препаратов, которые препятствуют синтезу клеточной стенки, являются β-лактамные антибиотики (бета-лактамные антибиотики), состоящие из всех антибиотиков, которые содержат β-лактамное ядро ​​в своей молекулярной структуре.Сюда входят производные пенициллина (пенамы), цефалоспорины (цефемы), монобактамы и карбапенемы. β-лактамные антибиотики обладают бактерицидным действием и действуют путем ингибирования синтеза пептидогликанового слоя стенок бактериальных клеток. Последнему этапу синтеза пептидогликана способствуют пенициллин-связывающие белки (PBP). PBP различаются по своему сродству к связыванию пенициллина или других β-лактамных антибиотиков.

Поколение сферопластов пенициллина : Диаграмма, изображающая нарушение деления бактериальных клеток в присутствии ингибитора синтеза клеточной стенки (например,г. пенициллин, ванкомицин) .1- Пенициллин (или другой ингибитор синтеза клеточной стенки) добавляется в среду роста с делящейся бактерией.2- Клетка начинает расти, но не может синтезировать новую клеточную стенку для размещения расширяющейся клетки. — По мере продолжения клеточного роста цитоплазма, покрытая плазматической мембраной, начинает выдавливаться через щели в клеточной стенке. 4 — Целостность клеточной стенки еще больше нарушается. Клетка продолжает увеличиваться в размерах, но неспособна «отщипнуть» лишний цитоплазматический материал до двух дочерних клеток, потому что образование борозды деления зависит от способности синтезировать новую клеточную стенку.5- Клеточная стенка полностью сбрасывается, образуя сферопласт, который чрезвычайно уязвим по сравнению с исходной клеткой. Утрата клеточной стенки также приводит к тому, что клетка теряет контроль над своей формой, поэтому, даже если исходная бактерия была палочковидной, сферический пласт обычно имеет сферическую форму. Наконец, тот факт, что клетка удвоила большую часть своего генетического и метаболического материала, еще больше нарушает гомеостаз, что обычно приводит к гибели клетки.

Бактерии часто развивают устойчивость к β-лактамным антибиотикам путем синтеза β-лактамазы, фермента, который атакует β-лактамное кольцо.Чтобы преодолеть эту резистентность, часто назначают β-лактамные антибиотики с ингибиторами β-лактамаз, такими как клавулановая кислота.

Второй класс противомикробных препаратов, которые препятствуют синтезу клеточной стенки, — это гликопептидные антибиотики, которые состоят из гликозилированных циклических или полициклических нерибосомных пептидов. Значимые гликопептидные антибиотики включают ванкомицин, тейкопланин, телаванцин, блеомицин, рамопланин и декапланин. Препараты этого класса подавляют синтез клеточных стенок у восприимчивых микробов, подавляя синтез пептидогликана.Они связываются с аминокислотами внутри клеточной стенки, предотвращая добавление новых единиц к пептидогликану.

Повреждение плазменной мембраны

Несколько типов противомикробных препаратов действуют, разрушая или повреждая плазматическую мембрану.

Цели обучения

Обсудите функцию плазматической мембраны и то, как на нее действуют противомикробные препараты.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Плазматическая мембрана или клеточная мембрана — это биологическая мембрана, которая отделяет внутреннюю часть всех клеток от внешней среды.
• Плазменные мембраны участвуют во множестве клеточных процессов, таких как клеточная адгезия, ионная проводимость и передача сигналов клетками. Они служат поверхностью прикрепления для нескольких внеклеточных структур, включая клеточную стенку, гликокаликс и внутриклеточный цитоскелет.
• Нарушение плазматической мембраны вызывает быструю деполяризацию, что приводит к потере мембранного потенциала, что приводит к ингибированию синтеза белков, ДНК и РНК, что приводит к гибели бактериальных клеток.

Ключевые термины

• плазматическая мембрана : полупроницаемая мембрана, которая окружает цитоплазму клетки.
• клеточная стенка : толстый, довольно жесткий слой, образованный вокруг отдельных клеток бактерий, архей, грибов, растений и водорослей, клеточная стенка находится вне клеточной мембраны и помогает клетке сохранять свою форму и избегать повреждений.
• плазматическая клетка : форма лимфоцита, которая продуцирует антитела при реакции со специфическим антигеном; плазмацит

Прокариотическая клетка : Схема типичной грамотрицательной бактерии с тонкой клеточной стенкой, зажатой между красной внешней мембраной и тонкой зеленой плазматической мембраной.

Плазматическая мембрана или клеточная мембрана — это биологическая мембрана, которая отделяет внутреннюю часть всех клеток от внешней среды. Плазматическая мембрана избирательно проницаема для ионов и органических молекул. Он контролирует перемещение веществ в клетки и из них. Мембрана в основном защищает клетку от внешних сил. Он состоит из липидного бислоя со встроенными белками. Плазматические мембраны участвуют во множестве клеточных процессов, таких как клеточная адгезия, ионная проводимость и клеточная передача сигналов.Он служит поверхностью прикрепления для нескольких внеклеточных структур, включая клеточную стенку, гликокаликс и внутриклеточный цитоскелет. У грибов, бактерий и растений также есть клеточная стенка, которая обеспечивает механическую поддержку клетки и препятствует прохождению более крупных молекул. Плазматическая мембрана также играет роль в закреплении цитоскелета, чтобы придать форму клетке, и в прикреплении к внеклеточному матриксу и другим клеткам, помогая группировать клетки вместе для образования тканей.

Существует несколько типов противомикробных препаратов, которые действуют, разрушая или повреждая плазматическую мембрану.Одним из примеров является даптомицин, липопептид, который имеет особый механизм действия, нарушая многие аспекты функции мембран бактериальных клеток. По-видимому, связывание с мембраной вызывает быструю деполяризацию, что приводит к потере мембранного потенциала, что приводит к ингибированию синтеза белка, ДНК и РНК, что приводит к гибели бактериальных клеток. Другим примером являются полимиксиновые антибиотики, которые имеют общую структуру, состоящую из циклического пептида с длинным гидрофобным хвостом. Они нарушают структуру мембраны бактериальной клетки, взаимодействуя с ее фосфолипидами.

Ингибирование синтеза нуклеиновых кислот

Противомикробные препараты подавляют синтез нуклеиновых кислот за счет различий в прокариотических и эукариотических ферментах.

Цели обучения

Укажите этапы, при которых ингибиторы синтеза нуклеиновых кислот могут выполнять свою функцию

Основные выводы

Ключевые моменты

• Некоторые противомикробные препараты препятствуют инициации, удлинению или прекращению транскрипции РНК.
• Некоторые противомикробные препараты влияют на различные аспекты репликации ДНК.
• Антимикробное действие этих препаратов является результатом различий в прокариотических и эукариотических ферментах, участвующих в синтезе нуклеиновых кислот.

Ключевые термины

• транскрипция : Синтез РНК под управлением ДНК.
• репликация : Процесс, с помощью которого объект, человек, место или идея могут быть скопированы, имитированы или воспроизведены.

Схема транскрипции : РНК-полимераза, фермент, продуцирующий РНК, из T.aquaticus во время удлинения. Части фермента были сделаны прозрачными, чтобы сделать путь РНК и ДНК более ясным. Ион магния (желтый) находится в активном центре фермента.

Противомикробные препараты могут воздействовать на синтез нуклеиновых кислот (РНК или ДНК). Противомикробное действие этих агентов является результатом различий в прокариотических и эукариотических ферментах, участвующих в синтезе нуклеиновых кислот.

Прокариотическая транскрипция — это процесс, в котором транскрипты матричной РНК генетического материала производятся для последующей трансляции в белки.Процесс транскрипции включает следующие этапы: инициация, удлинение и завершение. Противомикробные препараты были разработаны для каждого из этих этапов. Например, противомикробный рифампин связывается с ДНК-зависимой РНК-полимеразой, тем самым ингибируя инициацию транскрипции РНК.

Другие противомикробные препараты препятствуют репликации ДНК, биологическому процессу, который происходит во всех живых организмах, копирует их ДНК и является основой биологической наследственности. Процесс начинается, когда одна двухцепочечная молекула ДНК производит две идентичные копии молекулы.В клетке репликация ДНК начинается в определенных местах генома, называемых «ориджинами». «Раскручивание ДНК в исходной точке и синтез новых цепей образует репликационную вилку. Помимо ДНК-полимеразы, фермента, который синтезирует новую ДНК путем добавления нуклеотидов, соответствующих цепочке матрицы, с вилкой связан ряд других белков, которые помогают в инициировании и продолжении синтеза ДНК. Репликация ДНК, как и все процессы биологической полимеризации, протекает в три ферментативно катализируемых и скоординированных этапа: инициация, удлинение и завершение.На любой из этапов процесса репликации ДНК можно воздействовать противомикробными препаратами. Например, хинолоны подавляют синтез ДНК, препятствуя свертыванию цепей ДНК.

Репликация ДНК : двойная спираль разматывается, и каждая цепь действует как матрица для следующей цепи. Основания подбираются для синтеза новых партнерских цепей.

Ингибирование синтеза белка

Ингибиторы синтеза белка — это вещества, которые нарушают процессы, ведущие непосредственно к образованию новых белков в клетках.

Цели обучения

Перефразируйте общий механизм действия ингибиторов синтеза белка

Основные выводы

Ключевые моменты

• Ингибиторы синтеза белка обычно действуют на уровне рибосом, используя преимущества основных различий между прокариотическими и эукариотическими структурами рибосом.
• Ингибиторы синтеза белка работают на разных стадиях трансляции мРНК прокариот в белки, таких как инициация, элонгация (включая вход аминоацил тРНК, проверку считывания, перенос пептидила и транслокацию рибосом) и терминацию.
• Нацеливаясь на разные стадии трансляции мРНК, можно менять противомикробные препараты при развитии устойчивости.

Ключевые термины

• трансляция : процесс, происходящий в рибосоме, в котором цепь информационной РНК (мРНК) направляет сборку последовательности аминокислот для образования белка.

Ингибитор синтеза белка — это вещество, которое останавливает или замедляет рост или пролиферацию клеток, нарушая процессы, которые непосредственно приводят к образованию новых белков.Обычно это относится к таким веществам, как противомикробные препараты, которые действуют на уровне рибосом. Вещества используют преимущества основных различий между прокариотическими и эукариотическими структурами рибосом, которые различаются по размеру, последовательности, структуре и соотношению белка к РНК. Различия в структуре позволяют некоторым антибиотикам убивать бактерии, ингибируя их рибосомы, не затрагивая человеческие рибосомы.

Трансляция у прокариот включает сборку компонентов системы трансляции, а именно: двух субъединиц рибосомы (большая 50S и малая 30S субъединицы), мРНК, которая должна транслироваться, первая аминоацил тРНК, GTP (как источник энергии) , и три фактора инициации, которые помогают сборке комплекса инициации.Рибосома имеет три сайта: сайт A, сайт P и сайт E (не показаны). Сайт A является точкой входа для аминоацил тРНК. P-сайт — это место, где в рибосоме образуется пептидил-тРНК. Сайт E, который является сайтом выхода теперь незаряженной тРНК после того, как она отдает свою аминокислоту растущей пептидной цепи.

Упрощенная диаграмма синтеза белка : Диаграмма, показывающая, как трансляция мРНК и синтез белков осуществляются рибосомами.

В целом, ингибиторы синтеза белка работают на разных стадиях трансляции мРНК прокариот в белки, таких как инициация, элонгация (включая вход аминоацил тРНК, проверку считывания, перенос пептидила и транслокацию рибосом) и терминацию.Ниже приводится список распространенных антибактериальных препаратов и этапов, на которые они нацелены.

• Линезолид действует на стадии инициации, вероятно, предотвращая образование комплекса инициации, хотя механизм до конца не изучен.
• Тетрациклины и тигециклин (глицилциклин, родственный тетрациклинам) блокируют сайт A на рибосоме, предотвращая связывание аминоацил тРНК.
• Аминогликозиды, среди других потенциальных механизмов действия, мешают процессу проверки, вызывая повышенный уровень ошибок в синтезе с преждевременным прекращением.
• Хлорамфеникол блокирует этап переноса пептидила, связанный с удлинением 50S субъединицы рибосомы как в бактериях, так и в митохондриях.
• Макролиды, клиндамицин и аминогликозиды имеют доказательства ингибирования рибосомной транслокации.
• Стрептограмины также вызывают преждевременное высвобождение пептидной цепи.

Путем нацеливания на разные стадии трансляции мРНК можно менять противомикробные препараты, если развивается устойчивость к одному или нескольким лекарствам.

Ингибирование синтеза основных метаболитов

Антиметаболит — это химическое вещество, которое подавляет использование метаболита, химического вещества, которое является частью нормального метаболизма.

Цели обучения

Различают три основных типа антиметаболических антибиотиков (антифолаты, пиримидин и аналоги пурина)

Основные выводы

Ключевые моменты

• Присутствие антиметаболитов может оказывать токсическое действие на клетки, такое как остановка роста или деления клеток.
• Антиметаболиты также используются в качестве антибиотиков.
• Три основных типа антиметаболитных антибиотиков — это антифолаты, аналоги пиримидина и аналоги пурина.

Ключевые термины

• антиметаболит : любое вещество, которое конкурирует с нормальным метаболическим процессом или подавляет его, часто действуя как аналог основного метаболита

Антиметаболит — это химическое вещество, которое подавляет использование метаболита, химического вещества, которое является частью нормального метаболизма. Такие вещества часто похожи по структуре на метаболиты, с которыми они взаимодействуют, например антифолаты, мешающие использованию фолиевой кислоты.Присутствие антиметаболитов может оказывать токсическое действие на клетки, такое как остановка роста или деления клеток.

Антиметаболиты также используются в качестве антибиотиков. Существует три основных типа антиметаболитных антибиотиков. Во-первых, антифолаты нарушают функцию фолиевой кислоты, что приводит к нарушению производства ДНК и РНК. Например, метотрексат является аналогом фолиевой кислоты, и благодаря структурному сходству с фолиевой кислотой метотрексат связывает и ингибирует фермент дигидрофолатредуктазу и, таким образом, предотвращает образование тетрагидрофолата.Поскольку тетрагидрофолат необходим для синтеза пурина и пиримидина, его дефицит может привести к ингибированию продукции ДНК, РНК и белков.

Структура фолиевой кислоты : Это химическая структура фолиевой кислоты.

Второй тип антиметаболитных антибиотиков состоит из аналогов пиримидина, имитирующих структуру метаболических пиримидинов.