30.11
תא נודד משנה את צורתו במהלך האירועים המחזוריים של התקשרות וניתוק מהמצע וממקם מחדש את אברוני התא בהתאם. אירועים מורכבים אלה מתוזמרים על ידי הרשת הדינמי…
נדידת תאים היא תהליך מורכב הדורש תיאום מדויק בין מרכיבים תאיים שונים, במיוחד שלד התא הכולל חוטי אקטין (actin fiaments), מיקרוטובולים (microtubules) וחוטי ביניים.
במהלך הנדידה, סיבי האקטין מאורגנים מחדש באופן דינמי בשולי התא ומסייעים לבסס את הקצוות המובילים והנגררים של התא.
קוטביות זו מכוונת את הצנטרוזום, מרכז ארגון מיקרוטובולים, למקם את עצמו מול הגרעין ולכוון את המיקרוטובולים הגדלים לעבר הקצה המוביל.
מנועי הקינזין נושאים מטענים שונים על מסלולי מיקרוטובולים אלה, כולל שלפוחיות אקסוציטיות המכילות אינטגרינים ורכיבי ממברנה חדשים, חלבונים לעיצוב מחדש של אקטין וחוטי ביניים.
חוטי הביניים מתייצבים ומקדמים הבשלה של הידבקויות המוקד החדשות שנוצרו.
בקצה הנגרר, הידבקויות המוקד מפורקות, ומנועי הדינין נושאים את האינטגרינים האנדוציטוזים לאורך המיקרוטובולים לעבר הקצה המוביל למיחזור.
בנוסף, מרכיבי השלד הציטו-שלד מקושרים זה לזה, ואברונים אחרים באמצעות חלבוני קישור.
גשרים צולבים אלה מאפשרים לרכיבים הציטו-שלדיים לסנכרן את הקוטביות שלהם וליצור רשת מלוכדת לנדידת תאים.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: How do actin filaments and microtubules work together during cell migration?
Actin filaments reorganize dynamically at the cell periphery to establish leading and trailing edges, while microtubules extend from the centrosome toward the leading edge. Linker proteins like spectraplakin cross-bridge these components, enabling them to synchronize their polarity. This coordination allows the cytoskeleton to form a cohesive network that directs cell movement and maintains directional migration.
Q2: What role do Rho proteins play in establishing cell polarity?
Rho family proteins, including RhoA, Cdc42, and Rac1, are master regulators that act on all three cytoskeletal components to establish cell polarity. Cdc42 directs actin reorganization at the leading edge and regulates intermediate filament transport on microtubules. These small GTPases coordinate cytoskeletal crosstalk through signaling cascades, maintaining synchronized polarity across the entire network.
Q3: How are integrins recycled during cell migration?
Kinesin motors carry exocytic vesicles containing integrins along microtubule tracks toward the leading edge for new membrane assembly. At the trailing edge, focal adhesions disassemble and dynein motors transport endocytosed integrins back along microtubules toward the leading edge for recycling. This continuous recycling process supports sustained cell migration and adhesion turnover.
Q4: What is the function of intermediate filaments in focal adhesion maturation?
Intermediate filaments stabilize and promote maturation of newly formed focal adhesions at the leading edge during cell migration. These filaments are transported on microtubule tracks and cross-linked to other cytoskeletal components via linker proteins. Their stabilizing role ensures robust adhesion formation necessary for the cell to generate traction and move forward.
Q5: How does cytoskeletal crosstalk maintain coordinated cell migration?
Cytoskeletal crosstalk occurs through direct communication via linker proteins that form cross-bridges between actin filaments, microtubules, and intermediate filaments, and indirect communication through signaling cascades involving Rho proteins. Microtubules transport proteins and vesicles that regulate actin dynamics at the leading edge, creating positive feedback that synchronizes polarity across all three cytoskeletal components.
Q6: What cargo do kinesin motors transport on microtubules during migration?
Kinesin motors carry multiple types of cargo along microtubule tracks, including exocytic vesicles containing integrins and new membrane components, actin remodeling proteins, and intermediate filaments. This coordinated transport delivers essential building blocks and regulatory proteins to the leading edge, supporting dynamic cytoskeletal reorganization and sustained directional migration.
Q7: How does the centrosome position itself during cell migration?
The centrosome, a microtubule organizing center, is directed by actin filament polarity to position itself in front of the nucleus during cell migration. This positioning orients growing microtubules toward the leading edge, enabling efficient transport of cargo and proteins needed for migration. The centrosome's strategic location ensures microtubules can deliver vesicles and regulatory factors to support leading edge dynamics.