Содержание

Пузыреплодник калинолистный Шух (Schuch) — описание сорта, фото, саженцы, посадка, особенности ухода. Дачная энциклопедия.

Применение

Пузыреплодник калинолистный устойчив к городским условиям, поэтому его активно используют в аллейных композициях, парках и для озеленения дворовых территорий. Особенно хорошо он подходит для формирования живых изгородей. Пузыреплодние отлично сочетается с хвойными растениями, различными кустарниками и может высаживаться как фон для цветочных композиций.

Пузыреплодник калинолистный Шух — высокий сорт с ярко-красными при распускании и темно-бордовыми в дальнейшем листьями.

Особенности роста

Пузыреплодник калинолистный Шух — листопадный кустарник, который достигает 150-200 сантиметров в высоту и 120-150 — в ширину. Ветви раскидистые, куст изящный, имеет округлую форму. Годовой прирост быстрый, зрелости куст достигает к 10 годам.

Климатические условия

Растение зимостойкое (выносит холода до -29 градусов Цельсия), переносит засушливые сезоны и городские условия.

Почва

Растение не требовательно к почвам, однако предпочитает плодородные и хорошо увлажненные участки. Пузыреплодник не выносит высоко пролегающих застойных грунтовых вод.

Посадка

Саженец лучше размещать на открытых солнечных участках – чем больше света, тем ярче будет цвет листьев. Возможна посадка в полутени, но листья будут зеленее.

Желательно выбрать безветренное место.

Уход

В сухие сезоны пузыреплодник калинолистный нуждается в регулярном поливе. Важно следить за тем, чтобы вода у корней не застаивалась.

Обрезка

Рекомендуется проводить формообразующую обрезку в начале весны и обрезать ветки примерно на треть. 

Болезни/вредители

Данное растение почти не подвержено влиянию вредителей, опасность может представлять только хлороз.

Кора

Кора взрослых растений периодически отслаивается. Стебли растут вертикально, старые побеги темно-коричневые, а молодые — пурпурные.

Листья

Листья ярко-красные при распускании и темно-бордовые в дальнейшем. Имеют от 3 до 5 лопастей, в диаметре достигают 5-7 сантиметров. Края пильчато-зубчатые. Как ясно из названия, напоминают по форме листья калины.

Цветение

Период цветения приходится на июнь.

Цветки мелкие, белые с желтой сердцевиной и розово-красным отливом, образуют небольшие полушаровидные соцветия диаметром до 5-7 сантиметров. 

Плоды

Плоды округлые, напоминат пузыри.

Пузыреплодник калинолистный Шух с доставкой! 🌱 [Р794804]

Саженцы пузыреплодника Шух имеет очень насыщенную окраску листочков. Их цвет не меняется на протяжении всего года и переливаются ярко-красными оттенками. Цветочки крупномера пузыреплодника «Шух» зацветают в июне белым или розовым цветом. Кустарник растет стабильно и через десять лет может достичь до двух метров в высоту. Высаживают саженцы пузыреплодника «Шух» на солнечные или затененные участки сада. Кустарник не раскидывается, поэтому отлично будет смотреться вместе с другими растениями. Пузыреплодник подходит и для создания живых изгородей. Также он послужит отличным цветовым акцентом на участке.

Посадка

Под посадку копают ямы шириной и глубиной 30–40 см. Для их заполнения готовят почвенную смесь, смешивая огородную землю, перегной и песок (1:2:1). В почву добавляют полное минеральное удобрение. Часть подготовленного грунта насыпают на дно ямы. Сверху сажают растение, не заглубляя его сильно и расправляя корни. Остатки грунта насыпают в яму и равномерно распределяют вокруг саженца. Почву утрамбовывают и поливают. Как только влага впитается, землю мульчируют слоем торфа или компоста. После посадки устанавливают прочную опору.

Уход

Растению нужен умеренный и равномерный полив – нельзя допускать как переувлажнения, так и длительной засухи.

Период цветения

Июнь-Июль

Обрезка

Чтобы получить красивое растение, на 2-й год после посадки проводят формирующую обрезку. Оставляют 4–5 лучших побегов, остальные удаляют. В дальнейшем, ежегодно весной обрезают на 2 почки часть ветвей, на которых в прошлом году были цветки. Вырезают больные, слабые и подмерзшие стебли. Это будет стимулом для роста молодых побегов и образования множества соцветий. Осенью обрезают все побеги, разросшиеся за отведенную территорию. Раз в 5–6 лет проводят кардинальное омоложение. До того, как начнут просыпаться почки, все побеги коротко обрезают.

Воронежский плодово-ягодный питомникПузыреплодник калинолистный «Шух» |

Декоративный, быстрорастущий кустарник, привлекателен благодаря своей красивой винно-красной листве и розовым цветкам. Растет до 2 м в высоту и в ширину. Куст компактный, плотный. Ветви свободно ветвящиеся, короткие. Кора побегов красновато-коричневая, расслаивающаяся. Листья цвета красного вина, равномерно окрашенные, летом могут позеленеть (особенно в тени). Осенью окраска не меняется. Соцветия располагаются на всей длине веток и имеют характерный бело-розовый цвет, собранные в плоские щитки. Цветет в конце весны.  Кора побегов красновато-коричневая, расслаивающаяся. Зимостойкость высокая.  Предпочитает солнечные месс та и сухие плодородные почвы. Устойчив к неблагоприятным факторам. Используется для создания живых изгородей, бордюров, композиций из деревьев и кустарников, в группах с травянистыми многолетниками.

Листья данного сорта напоминают цветом крепленое красное вино. Кора, как и у всех сортов пузыреплодника, расслаивающаяся, от темно-красного до коричневого цвета. Поскольку сорт стоек к морозам, расти может в различных условиях на протяжении многих лет. Он засухоустойчив, нетребователен к почвенным условиям, устойчив в городской среде. В то же время лучшего развития и наивысшей декоративности кустарник достигает на влагоемких, но дренированных, плодородных легкосуглинистых почвах, и плохо переносит избыток влаги в почве.

Стрижка в состоянии облагородить внешность любого кустарника, даже если ограничиться незначительным вмешательством в его естественный рост. Отдельно растущему кусту систематической прищипкой торчащих побегов можно придать плавные очертания, и он обретет иной, ухоженный облик и лоск. В таком виде куст можно расположить отдельно на газоне, на заднем плане кустарникового миксбордера, в подножии древесной группы. Изгородями из пузыреплодника можно колоритно оформить входную зону. Невысокие стеночки очень хороши в качестве фона на задних планах композиций. Особенно колоритно смотрятся сочетания пурпурного и золотого (сорт «Лютеус») друг с другом.  В последние годы распространяется мода стрижкой придавать кустарникам подушковидные очертания. Так можно стричь как одиночный куст, так и несколько плотно (через30-40см) посаженных растений, формируя им общую крону. Для пузыреплодника такой способ тоже подходит.

Пузыреплодник | Омский Садовод

Пузыреплодник калинолистный в народе называют таволгой, или спиреей калинолистной. Это необычное растение представляет несомненный интерес для садоводов, которые любят подбирать коллекцию оригинальных, и в то же время неприхотливых растений.

 
Ауреа
Пузыреплодник калинолистный. Высота куста до 3 м; цветки до 1 см. в диаметре. В период распускания и до начала цветения листья ярко-жёлтые, на период цветения листва чуть зеленеет, затем снова желтеет и прекрасно смотрится на фоне краснеющих плодов; цветки белые, собранны в щитковидные соцветия. Цветет в конце июня. Используют для одиночных и групповых  посадок, контрастных декоративных композиций, создания живых изгородей. Зимостойкость высокая, теневынослив, засухоустойчив, к почвам нетребователен, но плохо переносит избыточное увлажнение; устойчив в городских условиях, хорошо переносит стрижку.
Ауреус Пузыреплодник калинолистный. Кустарник высотой до 2,5 м., шаровидный. Листья ярко-золотисто-желтые. Цветы бело-розовые, округлые, собраны в щитковидные соцветия, 5 см. Плоды-коробочки, соломисто-розовые в щитках, висят на растении до морозов.
Диаболо Пузыреплодник калинолистный. Высота и диаметр до 3 м., листья длиной до 10 см., цветки мелкие до 1,2 см. С темными, равномерно окрашенными пурпурными листьями, если посажен в тени, то листья становятся зелеными с небольшим пурпурным оттенком; цветки белые, с красными тычинками. Цветет в июне – июле. Используют для одиночных и групповых  посадок, контрастных декоративных композиций, создания живых изгородей. Зимостойкость высокая, светолюбив, переносит затенение, засухоустойчив, к почвам нетребователен, но плохо переносит избыточное увлажнение; устойчив в городских условиях, прекрасно  формируется.
Наггет Пузыреплодник калинолистный. Высота до 2 м. Компактный, средней высоты кустарник. Без обрезки крона формируется вазообразная. Листья желтые, летом становятся зеленоватыми, осенью интенсивно желтыми. Цветки белые. Побеги вертикальные, с расслаивающейся светло-коричневой корой. Широко используется для живых изгородей и контрастных цветовых композиций в садах.
Ред Барон Пузыреплодник калинолистный. Плотный куст с многочисленными прямыми побегами, образующими густую, полушаровидную крону. Листья 3-5 лопастные до 7 см., гофрированные по жилкам, вытянутые, уже, чем у Диабло, темно–красные, в полной тени — зеленые с небольшим красноватым оттенком, осенью — бронзовые. Цветы многочисленные, бледно-розовые, собранные в щитках до 5 см., цветение с начала-середины июня (2- 3 недели). Плоды — сборные вздутые листовки, красные. Предпочитает солнечные места, выносит полутень и тень, теряя только интенсивность окрашивания. К почве не требователен, но предпочитает суглинистые кислые. Не выносит застоя влаги. Хорошо переносит городскую загрязненность. Морозостоек, но могут подмерзать молодые побеги. Живые изгороди из него очень красивые, плотные и легкие в уходе. Прекрасно сохраняет свою яркую окраску на солнечных местах. В тенистых – зеленеет, в зависимости от степени освещенности.
Шух Пузыреплодник калинолистный. Прямостоячий кустарник, высотой до 2 м. Побеги вертикальные, красноватые. Молодые листья — с переливчатой окраской, поразительно ярко-красно-глубоко бордовые, как правило, три -лопастные, длиной 5-7 см. Зрелые однолетние побеги темно-коричневые. Цветки мелкие, от белого до розоватого цвета и образуют полусферический зонтик. Цветет в июне.Осенью окраска сохраняется. Светолюбив, но выносит полутень. Малотребователен к почвам, лучше растет на влажных, плодородных почвах, не выносит затопления. Лучше развивается на открытой местности. Зимостоек. Рекомендуется для высадки в качестве солитера, в композициях с деревьями и кустарниками.

Помните, главное для всех пузыреплодников правило — не сажайте их в тень, там краски листвы померкнут и не будут столь притягательны как в описании характеристики сорта.

Пузыреплодник калинолистный — сорта | описание

Сем. Розоцветные. Листопадный кустарник. Цветение: июнь (однократно).

Хотя пузыреплодник давно используют в посадках, особую популярность этот быстрорастущий кустарник завоевал совсем недавно. Подходит для создания плотной живой изгороди, посадки вдоль границы между функциональными зонами сада, однако избегайте посадок у дорожек — ветки интенсивно растут и могут мешать проходу.

Фото — Пузыреплодник калинолистный

Со временем он разрастается в крупный куст высотой 2-3 м, с дугообразно поникающими ветвями. Легко черенкуется, быстро отрастает (по 40 см в ширину и высоту в год).

Из малочисленных видов у нас в ландшафтных посадках чаше всего встречается: пузыреплодник калинолистный.

Листья этого вида, действительно, в очертании похожи на калиновые, однако они несколько мельче (до 4 см) и расположены на стебле поочерёдно. Пузыреплодник выращивают не столько ради цветков (хотя и они по-своему прелестны), сколько ради окраски листвы.

Сорта пузыреплодника калинолистного

Саженцы пузыреплодника продаются в горшках. Хорошо приживаются. Высаживать в открытый грунт методом перевалки, можно с ранней весны до поздней осени.

Пузыреплодник Диабло Д`Ор (Diabolo d`Or)

Фото — Диабло Д`Ор (Diabolo d`Or)

У сорта Диабло Д`Ор (Diabolo d`Or) листья на солнечных участках приобретают красно-фиолетовый цвет, в тени становятся пурпурно-зелеными. Осенью листья становятся золотистыми. Кора темно-бардового цвета. На четвертый год жизни начинает цвести бело-розовыми цветами (до 2 см), собранные в соцветия (до 5 см) щитковидной формы. Цветение длится от 15 до 20 дней. Растение вырастает до 3 м в высоту. Морозостойкость до -35 гр.

Пузыреплодник Рэд Барон (Red Baron)

Фото — Рэд Барон (Red Baron)

Сорт Рэд Барон (Red Baron), отличается более компактным ростом до 2 м и вытянутой формой листьев темно-красного цвета. Цвет листьев в тени зеленый с красным оттенком. Осенью, листва становится бронзового цвета. Цветы бело-розовые с красными тычинками. Ветви красно-коричневого цвета. При появлении на кусте ветвей зеленого цвета их следует удалять.

Пузыреплодник Ангел Голд (Angel Gold)

Фото — Ангел Голд (Angel Gold)

Сорт Ангел Голд (Angel Gold) вырастает до 2,5 м в высоту. Весной, молодые листья окрашены в золотисто-желтый цвет, к середине лета становятся более зелеными, а осенью снова появляется золотистый оттенок. Цветки белого цвета. У молодых побегов кора имеет желтый цвет. У одревесневевших она становится бурого цвета, начинает трескаться и отслаиваться полосками.

Пузыреплодник Шух (Schuch)

Фото — Шух (Schuch)

Сорт Шух (Schuch) вырастает до 2 м в высоту. У молодой листвы преобладает ярко-красный цвет, затем листва становится темно-бордовой. В тени листва буровато-зеленая. Цветки бледно-розового цвета красиво контрастируют с темной листвой, придавая растению большую декоративность.

Пузыреплодник Андре (Andre)

Фото Андре (Andre)

Сорт Андре (Andre) в высоту может достигать 3 м. Листья гофрированные (до 10 см в длину) пурпурно-красного цвета, к осени приобретает бронзовый оттенок. Цветы бело-розового цвета.

Пузыреплодник не требователен к условиям освещения, и может расти как в тени, так и под прямыми лучами солнца. Отличается неприхотливостью – морозостойкий, не болеет, засухоустойчивый. Но лучше растет на дренированной увлажненной почве с кислотностью выше 7 pH. С умеренной сухостью растение мирится, но плохо выдерживает конкуренцию с корнями крупных деревьев. Помните, что пузыреплодник образует большую массу разветвленных корней, которые залегают неглубоко у поверхности.

Сажать растение с оголенными корнями нужно ранней весной, до появления листьев. Кусты пузыреплодника, растущие в контейнерах или горшках, можно пересаживать в грунт в любой вегетативный период.

Пузыреплоднику полезно мульчирование почвы соломой или опавшими листьями. Можете применить также черные нетканые полимерные материалы для мульчирования.

Растение хорошо относится к органическим подкормкам, но не стоит использовать древесную золу (понижает кислотность почвы).

При стрижке удаляйте стареющие побеги — достаточно продержать их на кусте 2-3 года, и заменяйте их новыми. Продолжительность жизни пузыреплодника калинолистного от 20 до 50 лет. Размножается черенками.

Актин-зависимый механизм транспорта везикул на большие расстояния

  • 1

    Росс, Дж. Л., Али, М. Ю. и Уоршоу, Д. М. Транспортировка грузов: молекулярные моторы перемещаются по сложному цитоскелету. Курс. мнение Клеточная биол. 20 , 41–47 (2008).

    КАС Статья Google Scholar

  • 2

    Alberts, B. et al. Молекулярная биология клетки , 5-е изд. (Garland Science, 2008).

    Google Scholar

  • 3

    Лодиш, Х.и другие. Молекулярно-клеточная биология (WH Freeman, 2007).

    Google Scholar

  • 4

    Поллард Т. и Эрншоу В. Клеточная биология (Saunders, 2004).

    Google Scholar

  • 5

    Хирокава Н., Нода Ю., Танака Ю. и Нива С. Моторные белки надсемейства кинезинов и внутриклеточный транспорт.

    Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 10 , 682–696 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 6

    Кардон, Дж. Р. и Вейл, Р. Д. Регуляторы цитоплазматического динеинового мотора. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 10 , 854–865 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 7

    Блум, Г. С. и Гольдштейн, Л. С. Круиз по магистралям микротрубочек: как мембраны движутся по секреторным путям. J. Cell Biol. 140 , 1277–1280 (1998).

    КАС Статья Google Scholar

  • 8

    Apodaca, G. Эндоцитарный трафик в поляризованных эпителиальных клетках: роль актина и цитоскелета микротрубочек. Traffic 2 , 149–159 (2001).

    КАС Статья Google Scholar

  • 9

    Факлер, О. Т. и Крауслих, Х. Г.Взаимодействие ретровирусов человека с цитоскелетом клетки-хозяина. Курс. мнение микробиол. 9 , 409–415 (2006).

    КАС Статья Google Scholar

  • 10

    Woolner, S. & Bement, W.M. Нетрадиционные миозины, действующие нетрадиционно. Trends Cell Biol. 19 , 245–252 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 11

    Ван З.и другие. Myosin Vb мобилизует рециклирующие эндосомы и AMPA-рецепторы для постсинаптической пластичности. Cell 135 , 535–548 (2008).

    КАС Статья Google Scholar

  • 12

    Wagner, W., Brenowitz, S.D. & Hammer, J.A. 3rd Myosin-Va транспортирует эндоплазматический ретикулум в дендритные шипики нейронов Пуркинье. Нац. Клеточная биол. 13 , 40–48 (2011).

    КАС Статья Google Scholar

  • 13

    Ву, Х., Bowers, B., Rao, K., Wei, Q. & Hammer, J.A. 3rd Визуализация динамики меланосом в меланоцитах дикого типа и разбавленных меланоцитах предполагает парадигму функции миозина V in vivo . J. Cell Biol. 143 , 1899–1918 (1998).

    КАС Статья Google Scholar

  • 14

    Stenmark, H. Rab ГТФазы как координаторы движения везикул. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 10 , 513–525 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 15

    Грант Б.Д. и Дональдсон Дж.Г. Пути и механизмы рециркуляции эндоцитов. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 10 , 597–608 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 16

    Schuh, M. & Ellenberg, J. Новая модель асимметричного позиционирования веретена в ооцитах мыши. Курс.биол. 18 , 1986–1992 (2008).

    КАС Статья Google Scholar

  • 17

    Солдати, Т. и Шлива, М. Активизация движения мембран при эндоцитозе и рециркуляции. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 7 , 897–908 (2006).

    КАС Статья Google Scholar

  • 18

    Schuh, M. & Ellenberg, J. Самоорганизация MTOC заменяет функцию центросомы во время сборки ацентросомного веретена в ооцитах живой мыши. Cell 130 , 484–498 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • 19

    Пфендер С., Кузнецов В., Плейзер С., Керкхофф Э. и Шух М. Ядро актина спиралевидного типа взаимодействует с формином-2 для управления асимметричным делением ооцитов. Курс. биол. 21 , 955–960 (2011).

    КАС Статья Google Scholar

  • 20

    Лидер Б.и другие. Формин-2, полиплоидия, гипофертильность и расположение мейотического веретена в ооцитах мыши. Нац. Клеточная биол. 4 , 921–928 (2002).

    КАС Статья Google Scholar

  • 21

    Nolen, B.J. et al. Характеристика двух классов низкомолекулярных ингибиторов комплекса Arp2/3. Природа 460 , 1031–1034 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 22

    Ито Т.и другие. Человеческий шпиль взаимодействует с колючим концом актиновой нити. Дж. Мол. биол. 408 , 18–25 (2011).

    КАС Статья Google Scholar

  • 23

    Bosch, M. et al. Анализ функции Spire в сборке актина и его синергии с формином и профилином. Мол. Клетка. 28 , 555–568 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • 24

    Кампеллоне, К.G. & Welch, MD Гонка вооружений зародышей: клеточный контроль сборки актина. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 11 , 237–251 (2010).

    КАС Статья Google Scholar

  • 25

    Goode, B.L. & Eck, M.J. Механизм и функция форминов в контроле сборки актина. год. Преподобный Биохим. 76 , 593–627 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • 26

    Лапьер, Л.А. и др. Миозин vb связан с системами рециркуляции плазматической мембраны. Мол. биол. Ячейка 12 , 1843–1857 (2001).

    КАС Статья Google Scholar

  • 27

    Ватанабе С., Мабучи К., Икебе Р. и Икебе М. Механоферментативная характеристика человеческого миозина Vb. Биохимия 45 , 2729–2738 (2006).

    КАС Статья Google Scholar

  • 28

    Бегг Д.A. & Rebhun, LI. pH регулирует полимеризацию актина в коре яиц морского ежа. J. Cell Biol. 83 , 241–248 (1979).

    КАС Статья Google Scholar

  • 29

    Керхофф Э. и др. Организаторы актина Spir участвуют в процессах транспорта везикул. Курс. биол. 11 , 1963–1968 (2001).

    КАС Статья Google Scholar

  • 30

    Гомес Т.S. & Billadeau, DD. Комплекс WASH, содержащий FAM21, регулирует ретромер-зависимую сортировку. Дев. Сотовый 17 , 699–711 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 31

    Морель Э., Партон Р. Г. и Грюнберг Дж. Зависимая от аннексина А2 полимеризация актина опосредует биогенез эндосом. Дев. Cell 16 , 445–457 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 32

    Галлетта, Б.J. & Cooper, JA Актин и эндоцитоз: механизмы и филогения. Курс. мнение Клеточная биол. 21 , 20–27 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 33

    Woolner, S., O’Brien, L.L., Wiese, C. & Bement, W.M. Миозин-10 и актиновые филаменты необходимы для функции митотического веретена. J. Cell Biol. 182 , 77–88 (2008).

    КАС Статья Google Scholar

  • 34

    Раузи М., Lenne, PF & Lecuit, T. Сократительные потоки плоскополяризованного актомиозина контролируют ремоделирование эпителиального соединения. Природа 468 , 1110–1114 (2010).

    КАС Статья Google Scholar

  • 35

    Dahlgaard, K., Raposo, A.A., Niccoli, T. & St Johnston, D. Capu and Spire собирают цитоплазматическую актиновую сетку, которая поддерживает организацию микротрубочек в ооците Drosophila . Дев. Cell 13 , 539–553 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • 36

    Манро, Э., Нэнс, Дж. и Присс, Дж. Р. Кортикальные потоки, приводимые в действие асимметричными сокращающимися транспортными белками PAR, для установления и поддержания передне-задней полярности у раннего эмбриона C. elegans . Дев. Cell 7 , 413–424 (2004).

    КАС Статья Google Scholar

  • 37

    Джаффе, Л.А., Норрис, Р.П., Фрейдзон, М., Ратзан, В.Дж. и Мельманн, Л.М. Микроинъекция ооцитов мыши, окруженных фолликулами. Методы Мол. биол. 518 , 157–173 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 38

    Eppig, J.J. & Schroeder, A.C. Способность мышиных ооцитов из преантральных фолликулов подвергаться эмбриогенезу и развитию, чтобы жить молодыми после роста, созревания и оплодотворения in vitro . биол. Воспр. 41 , 268–276 (1989).

    КАС Статья Google Scholar

  • 39

    Strickland, L. et al. Световая микроскопия зародышей иглокожих. Методы Cell Biol. 74 , 371–409 (2004).

    Артикул Google Scholar

  • 40

    Shaner, N.C. et al. Улучшенные мономерные красные, оранжевые и желтые флуоресцентные белки, полученные из Discosoma sp.красный флуоресцентный белок. Нац. Биотехнолог. 22 , 1567–1572 (2004).

    КАС Статья Google Scholar

  • 41

    Sonnichsen, B., De Renzis, S., Nielsen, E., Rietdorf, J. & Zerial, M. Отдельные мембранные домены эндосом на пути рециркуляции, визуализированные с помощью многоцветной визуализации Rab4, Rab5 и Rab11 . J. Cell Biol. 149 , 901–914 (2000).

    КАС Статья Google Scholar

  • 42

    Ашенбреннер, Л., Lee, T. & Hasson, T. Myo6 способствует перемещению эндоцитарных пузырьков с периферии клетки. Мол. биол. Cell 14 , 2728–2743 (2003).

    КАС Статья Google Scholar

  • 43

    Bittins, C. M., Eichler, T. W., Hammer, J. A. 3rd & Gerdes, H. H. Доминантно-негативный миозин Va нарушает ретроградный, но не антероградный аксональный транспорт крупных везикул с плотным ядром. Клеточная мол. Нейробиол. 30 , 369–379 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 44

    Лиман Э. Р., Титгат Дж. и Хесс П. Стехиометрия субъединиц К+-канала млекопитающих, определенная путем конструирования мультимерных кДНК. Нейрон 9 , 861–871 (1992).

    КАС Статья Google Scholar

  • 45

    Буркель Б.М., фон Дассов Г. и Бемент В.М. Универсальные флуоресцентные зонды для актиновых филаментов на основе актин-связывающего домена утрофина. Сотовый Motil. Цитоскелет 64 , 822–832 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • Везикулы модулируют актиновую сеть для асимметричного позиционирования веретена

    Рисунок 5. Rab11a-положительные везикулы модулируют плотность актиновой сети

    (а) Ооциты, экспрессирующие mCherry-Rab11a (контроль), доминантно-негативный…

    Рисунок 5.Rab11a-позитивные везикулы модулируют плотность актиновой сети

    (а) Ооциты, экспрессирующие mCherry-Rab11a (контроль), доминантно-негативный mCherry-Rab11a (Rab11a S25N), доминантно-негативный mCherry-Rab5a (Rab5a S34N) или доминантно-негативный mCherry-Rab27a (Rab27a T23N), фиксировали и окрашивали для F-актин. Масштабная линейка, 5 мкм. (б) Средняя интенсивность F-актина в цитоплазме (помеченного флуоресцентным фаллоидином) была измерена в ооцитах, как показано на (а). Данные являются средними, с планками погрешностей, отображающими s.г. Курсивом указано количество проанализированных ооцитов (агрегация по 3 независимым экспериментам). Значения P рассчитывали с помощью t-критерия Стьюдента. (c, d) Живые ооциты, экспрессирующие mEGFP-Spire1 и mCherry-Rab11a (c) или mEGFP-Spire2 и mCherry-Rab11a (d). Репрезентативные примеры из 2 (c) или 6 (d) независимых экспериментов (всего> 15 ооцитов для каждого условия). Масштабная линейка, 2 мкм. (e) Живой ооцит, помеченный FM 1-43 и Alexa Fluor 488-трансферрином. Репрезентативный пример из 2 независимых экспериментов (всего> 10 ооцитов).Масштабная линейка, 2 мкм. (f) Меченый FM1-43 мембранный отсек в том же ооците, что и на (е), визуализированный с теми же условиями визуализации, что и на (е). Репрезентативные примеры из 2 независимых экспериментов (всего> 10 ооцитов). Масштабная линейка, 2 мкм. ( g ) локализация mEGFP-Spire2 в ооцитах, меченных иммунозолотом против GFP. Области в рамках увеличены рядом с обзором. Репрезентативный пример из 5 независимых экспериментов (всего 23 ооцита). Два других примера показаны на дополнительном рисунке S7d. Масштабная линейка, 200 нм.(h) локализация mEGFP-Spire2 в ооцитах, экспрессирующих mCherry-Rab11a (контроль) или доминантно-негативный mCherry-Rab11a (Rab11a S25N) (z-проекция, 5 секций, каждые 0,66 мкм). Репрезентативные примеры из 6 независимых экспериментов (всего> 70 ооцитов для каждого условия). Масштабная линейка, 10 мкм. Область в рамке увеличена справа. (i) локализация mEGFP-Spire2 в живых ооцитах при добавлении 10 мкМ BFA (z-проекция, 5 срезов, каждые 0,66 мкм). Масштабная линейка, 10 мкм. Область в рамке увеличена ниже. Соответствующий контрольный эксперимент с добавлением метанола показан на дополнительном рис.S8а. (j, k) Количество Spire2-позитивных везикул (j) и интенсивность mEGFP-Spire2 в цитоплазме (k) при добавлении BFA или метанола (контроль) определяли количественно в наборах данных, как показано в (i) и дополнительном Рис. S8а. Везикулы идентифицировали и подсчитывали с помощью функции обнаружения пятна Imaris в сегменте ооцита 20×20×20 мкм 3 и нормализовали к исходному количеству везикул. Данные являются средними, с планками погрешностей, отображающими стандартное отклонение. Количество проанализированных ооцитов указано курсивом (агрегация по 3 независимым экспериментам).(l) Схема, иллюстрирующая локализацию актиновых зародышей и изменения плотности актиновой сети в ооцитах с разным количеством Rab11a-позитивных везикул

    Мелина Шух: сначала яйцо | Журнал клеточной биологии

    Вы взяли этот проект с собой прямо в свою собственную лабораторию в MRC LMB…

    В EMBL довольно часто случается, что аспиранты становятся руководителями групп сразу после получения докторской степени, особенно если они разработали новую модельную систему, с которой хотят продолжать работать.И LMB был для меня идеальным местом для открытия собственной лаборатории. У него много основного финансирования и отличные условия, так что я мог бы, например, иметь свой собственный конфокальный микроскоп. У LMB также есть традиция собирать очень маленькие группы, поэтому вначале это были только я, постдоктор и студент. Я провел много времени, работая в лаборатории и сам создавая проекты. Мне это очень понравилось, и я думаю, что это был действительно хороший способ перейти к позиции лидера группы.

    Мы продолжаем изучать механизмы асимметричного позиционирования шпинделя.Мы идентифицировали, например, новые факторы нуклеации актина, которые участвуют в генерации цитоплазматической актиновой сети, которая помогает позиционировать веретено на поверхности клетки. Мы также обнаружили, что эта актиновая сеть транспортирует везикулы на большие расстояния, что было очень неожиданно, т.к. обычно считается, что транспорт везикул на большие расстояния происходит по микротрубочкам.

    Совсем недавно мы обнаружили, что везикулы являются не только пассажирами актиновой сети, но и участвуют в модулировании свойств этой сети.Напр., они управляют динамикой актина, рекрутируя актин-зависимый двигательный белок, Myosin-Vb, и они также помогают контролировать плотность актиновой сети путем кластеризации и секвестрации факторов нуклеации актина.

    Теперь мы хотели бы лучше понять, как организована актиновая сеть как на структурном, так и на молекулярном уровне. Мы также хотели бы исследовать, какие еще функции он может выполнять помимо транспортировки веретена и везикул на поверхность клетки.

    Почему ооцит использует актин вместо микротрубочек для позиционирования своего веретена?

    Одно ключевое различие между веретеном в митотических клетках и мейотических клетках состоит в том, что в митотических клетках веретено имеет центросомы, которые помогают зародышеобразовать довольно длинные астральные микротрубочки. Но в ооцитах млекопитающих центросомы отсутствуют, и нет этих астральных массивов микротрубочек, которые могут взаимодействовать с корой.

    Я могу только догадываться, почему ооциты млекопитающих не имеют центросом, но я думаю, что одна из возможностей связана с тем фактом, что мейотические клетки делятся дважды, без S-фазы между ними. В норме центросома клетки удваивается в S-фазе, но в мейозе этого не происходит. Таким образом, если ооцит начинается с двух центросом, то после первого мейотического деления у него останется только одна. Эта центросома, конечно, может разделиться на две центросомы только с одной центриоли, и именно это и происходит в ооцитах морской звезды.Но центросома с единственной центриолей, которая остается после второго мейотического деления, деградирует вскоре после завершения мейоза. Альтернативой может быть простое избавление от центросом во время развития ооцита, как это происходит у млекопитающих. Возможно, именно поэтому ооцит изобрел другой способ сборки своего веретена и его положения, чтобы он не полагался на центросомы.

    Вы сейчас тоже изучаете веретено?

    Да.Мы пытаемся лучше исследовать, как устроен шпиндель. Мы хотим знать, могут ли дефекты сборки веретена способствовать анеуплоидии.

    Активная диффузия в ооцитах неспецифически центрирует крупные объекты во время профазы I и мейоза I | Журнал клеточной биологии

    Используя численное моделирование, основанное на предыдущей аналитической модели (Razin et al., 2017b,a), мы показываем здесь, что градиент персистенции актин-позитивных везикул может генерировать силы, перемещающие ядероподобный объект от периферии к центру ооцита. .Экспериментальная инъекция капель масла, имитирующих размер и взаимодействие F-актина ядра, продемонстрировала, что механизм центрирования действительно неспецифичен для биологической природы ядра. В профазе I масляные капли и центрирование ядра имеют одинаковую общую динамику. Фундаментальная причина, лежащая в основе персистенции движения актин-позитивных везикул, наблюдаемая в Schuh (2011) и подтвержденная в Almonacid et al. (2015), остается без внимания. Мы можем только догадываться о его происхождении.Это может быть связано с наличием динамического равновесия, которое поддерживает важную транспортировку Rab11a, содержащих актин-позитивные везикулы, от центра к периферии (Schuh, 2011). Это также может быть связано с потенциальной петлей положительной обратной связи, заключающейся в массивном обогащении F-актином в коре и от нее и/или накоплении Myosin-Vb в коре (Schuh, 2011).

    Мы проверили влияние размера объекта на эффективность центрирования.Маленькие объекты (менее нескольких микрометров) не показывают смещенного движения к центру ооцита в коротком временном масштабе (2,5 с), в то время как большие объекты (более нескольких микрометров) делают это. Интересно, что это отсечение имеет тот же порядок величины, что и предполагаемый размер сетки для ооцитов, поддерживаемых в профазе I (Azoury et al., 2008; Schuh and Ellenberg, 2008), и может объяснить, почему частицы меньше размера сетки диффундируют свободно.

    Наше моделирование последовательно показало, что большие объекты размером более нескольких микрометров центрируются со скоростью, которая увеличивается пропорционально их поверхности.Аналогичная тенденция наблюдается и при микроинъекции капель масла. Эффективность механизма центрирования можно количественно оценить с помощью числа Пекле, которое количественно определяет, является ли смещение к центру сильнее, чем диффузия для объекта. Число Пекле, P , представляет собой отношение времени диффузии через систему ко времени направленной (смещенной) адвекции: P=τD/τA. Время диффузии дано на τ D D = L D , где л , где л — это размер системы и D = D T + D A — коэффициент диффузии, который возникает как от тепловых ( T ), так и от активных ( A ) сил.Время адвекции из-за суммарных сил, действующих на объект, определяется как τ A = L / v , где в нашей системе чистая скорость адвекции объекта, v , определяется несбалансированными столкновениями с актинположительными везикулами, которые проявляют градиент активности.

    Таким образом, число Пекле равно: Большое число Пекле означает, что время диффузии велико по сравнению со временем адвекции, так что процесс адвекции является доминирующим.Небольшое число Пекле соответствует динамике с преобладанием диффузии.

    Предполагая, что, несмотря на вклад активных эффектов, коэффициент диффузии удовлетворяет равновесному скейлингу, такому как описано в Cai et al. (2016), число Пекле в конечном итоге оказалось равным P = ∼ r 3 ; таким образом, он велик для крупных объектов и мал для мелких объектов.В соответствии с теорией при моделировании объектов диаметром 2 мкм (6, 12,5 и 18 мкм соответственно) число Пекле составило 0,05 (4, 30 и 140 соответственно). Моделирование подтвердило, что для небольших объектов число Пекле было <1, так что термическая диффузия преобладала над адвекцией, в то время как в движении более крупных объектов преобладало активное диффузионное смещение. В экспериментах капли масла диаметром от 8 до 10 мкм ( n = 3) имели числа Пекле от 1 до 2, тогда как капли масла диаметром >10.5 мкм ( n = 12) имели числа Пекле от 4 до 128. Все числа Пекле для масляных капель были >1, что указывает на режим, в котором доминирует активное диффузионное смещение, согласующееся с наблюдаемым центрированием масляных капель. Интересно, что небольшие капли (диаметром <10 мкм) имели числа Пекле, близкие к 1, что свидетельствует о возрастающем вкладе термодиффузии по сравнению с активной диффузией в движение объекта.

    Наша работа дает еще один пример того, как F-актин действует как организатор внутриклеточного пространства, распределяя объекты в пространстве в зависимости от их размера.Например, в ядре ооцита Xenopus laevis было показано, что F-актин действует как стабилизирующий каркас, предотвращающий влияние гравитации (Feric and Brangwynne, 2013). Это также чрезвычайно важно в контексте физиологии ооцитов млекопитающих, что может иметь значение для распределения органелл в этой большой клетке, где стопки Гольджи, как известно, микронизированы (Wassarman and Josefowicz, 1978; Moreno et al., 2002).

    Мы также показываем, что механизм центрирования все еще присутствует в мейозе I с более медленной кинетикой, чем в профазе I.Более медленное центрирование капель в мейозе I может быть объяснено тем фактом, что на этой стадии ооцит делит актиновые ресурсы для двух процессов: неспецифического механизма центрирования и специфического смещения центра мейотического веретена за счет тянущих сил, создаваемых миозином-II в полюсов веретена и через специфические F-актиновые связи между полюсами мейотического веретена и корой , 2011; Шу и Элленберг, 2008).Совместное использование ресурсов актиновых сетей широко изучалось у делящихся дрожжей. Это разделение ресурсов может способствовать разнице в общем количестве актин-позитивных везикул, наблюдаемых в профазе I (500) по сравнению с мейозом I (200; Holubcová et al., 2013; Schuh, 2011). Интересно, что модулирование количества актин-позитивных везикул в моделировании влияет на эффективность центрирования-представления значений, сравнимую с экспериментальными. Следовательно, мы предполагаем, что разница в эффективности центрирования в профазе I по сравнению с мейозом I обусловлена ​​просто разницей в плотности актиновой сети.

    Интересно также рассмотреть механизм центрирования во время мейоза I как механизм, противодействующий миграции веретена деления. В самом деле, если бы миграция веретена утаскивала все материнские запасы в полярное тельце, то асимметричное деление истощало бы ооциты из запасов, необходимых для будущего развития эмбриона. Возможно, что механизм центрирования в мейозе I является защитным механизмом для сохранения большинства органелл и гранул RNP в самом ооците вместо того, чтобы их транспортировать в полярное тельце.

    Миозин XI стимулирует поляризованный рост за счет фокусировки везикул и локального обогащения F-актином у Physcomitrium patens | Физиология растений

    Получить помощь с доступом

    Институциональный доступ

    Доступ к контенту с ограниченным доступом в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту следующими способами:

    Доступ на основе IP

    Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов.Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с проверкой подлинности IP.

    Войдите через свое учреждение

    Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения.

    Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

    1. Щелкните Войти через свое учреждение.
    2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
    3. При посещении сайта учреждения используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
    4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

    Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

    Войти с помощью читательского билета

    Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

    Члены общества

    Многие общества предлагают своим членам доступ к своим журналам с помощью единого входа между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Из журнала Oxford Academic:

    1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
    2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
    3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

    Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

    Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для своих членов.

    Личный кабинет

    Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

    Некоторые общества используют личные учетные записи Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

    Институциональная администрация

    Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью.Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т. д.

    Просмотр учетных записей, вошедших в систему

    Вы можете одновременно войти в свою личную учетную запись и учетную запись своего учреждения. Щелкните значок учетной записи в левом верхнем углу, чтобы просмотреть учетные записи, в которые вы вошли, и получить доступ к функциям управления учетной записью.

    Выполнен вход, но нет доступа к содержимому

    Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции.Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.

    О вычислительных возможностях внутриклеточных везикул

    Abstract

    Вычисления на основе столкновений (CBC) — это форма нетрадиционных вычислений, в которых перемещающиеся локализации представляют данные, а условная маршрутизация сигналов определяет выходное состояние; коллизии между локализациями представляют собой логические операции.Мы исследовали закономерности распределения везикул, содержащих Ca 2+ , в живом организме, слизевом плесени Physarum polycephalum , с помощью конфокальной микроскопии и наблюдали их регулярное столкновение. Везикулы перемещаются по цитоскелетной «схеме», и их столкновения могут привести к отражению, слиянию или аннигиляции. С помощью экспериментальных наблюдений мы демонстрируем, что естественная динамика пузырьков может быть охарактеризована как вычислительно-универсальный набор булевых логических операций, и представляем «модификацию пузырьков» архетипической CBC «модели бильярдных шаров» вычислений.Мы переходим к обсуждению жизнеспособности внутриклеточных везикул в качестве нетрадиционного вычислительного субстрата, в котором мы описываем практические соображения для надежного «программирования» везикул как в in vivo , так и в in vitro вычислительных архитектурах везикул и представляем оптимизированные конструкции как для одиночных логических вентилей, так и для комбинаторные логические схемы, основанные на конформациях цитоскелетной сети. Представленные здесь результаты демонстрируют первую характеристику внутриклеточных явлений как вычислений на основе столкновений и, следовательно, жизнеспособность биологических субстратов для вычислений.

    Образец цитирования: Mayne R, Adamatzky A (2015) О вычислительных возможностях внутриклеточных везикул. ПЛОС ОДИН 10(10): e0139617. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0139617

    Редактор: Конрадин Метце, Университет Кампинас, БРАЗИЛИЯ

    Поступила в редакцию: 16.05.2015; Принято: 14 сентября 2015 г.; Опубликовано: 2 октября 2015 г.

    Copyright: © 2015 Mayne, Adamatzky.Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника

    Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в пределах бумага.

    Финансирование: Эта работа финансировалась седьмой рамочной программой Комиссии ЕС, номер гранта 316366, название проекта «Чип Physarum (Phychip): выращивание компьютеров из слизевиков» (http://www.phychip.eu/). Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

    Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

    Введение

    Вычисления на основе столкновений (CBC) — это форма нетрадиционных вычислений, в которых движущиеся локализации представляют данные, присутствие которых в определенном месте представляет собой логическую «1» (истина) и , наоборот, — которые условно направляется для представления состояния вывода.Когда два объекта сталкиваются, можно сказать, что вычисление завершено, так как изменена маршрутизация сигнала.

    CBC лучше всего демонстрируется с помощью модели бильярдных шаров CBC (BBM) Фредкина и Тоффоли [1], в которой гипотетические бильярдные шары одинаковой массы и размеров, которые движутся вдоль линий декартовой решетки с одинаковой скоростью, могут сталкиваться друг с другом, изменяя их конечные траектории и, следовательно, выход бильярдной машины. Разработанная для использования законов физики с целью максимизации вычислительной эффективности, BBM представляет собой обратимую (обратимую во времени) консервативную парадигму вычислений.

    Вычислительное устройство, состоящее из бильярдных шаров, конечно, никогда не будет жизнеспособной альтернативой обычному компьютеру, но, скорее, исследования в этой области будут вдохновлять будущие электрические компьютерные конструкции и стимулировать разработку нетрадиционных вычислительных субстратов, диапазон использования которых будет выходить за рамки обычных. сохранившиеся архитектуры. Действительно, помимо бильярдных шаров, было представлено великое множество теоретических и экспериментальных вычислительных систем, основанных на столкновениях, с использованием таких разнообразных сред, как податливые мягкие сферы [2], клеточные автоматы [3, 4] и даже живые крабы-солдатики [5].

    Вдохновленные моделью мягких сфер (SSM) Марголуса, модификацией BBM [2], которая отличается от BBM тем, что сферы сжимаются при ударе и перемещаются как единое целое в течение конечного периода времени, мы разработали следующее исследование жизнеспособности живых клеток в качестве субстрата для реализации CBC или производных парадигм CBC. В качестве исследуемого организма использовали плазмодий слизевика Physarum polycephalum .

    P. polycephalum представляет собой настоящую (бесклеточную) слизевую плесень, которая существует в виде макроскопического многоядерного амеобоподобного эукариотического организма, когда находится в плазмодиальной (вегетативной) фазе жизненного цикла (рис. 1).Слизневая плесень высоко ценится как нетрадиционный вычислительный субстрат [6], но мы решили использовать ее просто потому, что это гигантская эукариотическая клетка, культивирование которой является быстрым, экономичным, безопасным и лишенным этических соображений.

    Рис. 1. Фотография плазмодия P. polycephalum (желтый материал), культивирующего два «острова» агарового субстрата, лежащего на покровном стекле.

    Обратите внимание, как микроорганизм образует трубчатую структуру, соединяющую две капли агара, которая обесцвечивается после микроинъекции флуоресцентного индикатора кальция Fura-2.Масштабная линейка = 10 мм.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0139617.g001

    Внутриклеточные вычисления являются спорной темой: хотя можно сказать, что организмы функционируют аналогично компьютерам (например, решают задачи арифметики или логики), способ, которым они выполняют вычисления, настолько отличается от эквивалента in silico , что любое прямое сравнение между ними в лучшем случае бесполезно. Нетрадиционные вычисления зависят от творческой интерпретации мира природы: в этом исследовании мы наблюдаем и интерпретируем внутриклеточные явления на языке вычислений — независимо от того, можно ли сказать, что организм выполняет обычные вычисления.

    Внутриплазмодиальные запасы кальция рассматривались как клеточная «информация» в связи с нашими предыдущими наблюдениями и исторической литературой, указывающей на то, что слизевики содержат значительные количества кальция, который транспортируется через организм в везикулах [7, 8]. Кальций является хорошо известным вторичным мессенджером с определенной ролью во многих жизненных процессах, см. [9–11].

    С вычислительной точки зрения любое химическое вещество, вызывающее ответную реакцию в организме, можно рассматривать как несущее «информацию», поскольку оно обеспечивает средства связи операции с эффектом или, в более широком смысле, среды с сущностью.Кроме того, поскольку доставка, высвобождение и реакция на такое вещество являются явлениями, поддающимися количественной оценке, распознавание выхода облегчается. Мы отнюдь не первые, кто признал, что кальций можно рассматривать как компонент возбудимого химического процессора [12, 13], хотя другие авторы представили лишь теоретические модели, основанные на концепции реакционно-диффузионных вычислений.

    Материалы и методы

    Исходные культуры плазмодиев P. polycephalum (штамм HU554 × HU560) культивировали на чашках с 2% непитательным агаром (NNA) при 22 ± 2°C в отсутствие света.Плазмодиальные пробирки готовили путем создания двух «островков» объемом 1 мл из 2% NNA на большом покровном стекле с промежутком ок. 10мм между ними. Образец плазмодия размером 20 мм 2 , взятый с его переднего края, удаляли лезвием скальпеля и помещали на один агаровый шарик. Затем покровное стекло помещали в пластиковую чашку Петри диаметром 9 см, которую запечатывали парафиновой пленкой и оставляли в темноте на 48 часов для распространения на второй островок агара, образуя между ними трубку (рис. 1).

    Флуоресцентные кальциевые красители Fura-2 и Calcium Green-5N (Life Technologies, США) готовили на дистиллированной воде в концентрациях 5 мМ и 1 мМ соответственно и вводили в раствор P.polycephalum посредством микроинъекции полыми стеклянными иглами с диаметром кончика c. 30 μ м и систему микроинъекции CellTram (Eppendorf, Германия). Было доставлено приблизительно 750 нл раствора красителя. Образцы визуализировали сразу после микроинъекции.

    Конфокальная визуализация была выполнена с помощью инвертированного микроскопа Zeiss Axiovert 200 в сочетании с системой конфокальной микроскопии Perkin Elmer Ultraview ERS FRET-H с вращающимся диском. Подробности постобработки изображений приведены в приложениях.

    Результаты

    Было обнаружено, что кальций перемещается через плазмодиальную цитоплазму в виде дискретных сферических отложений и имеет тенденцию перемещаться в заранее определенных направлениях, а не по случайным маршрутам через цитоплазму, со скоростью приблизительно 5 μ мс − 1 . Столкновения этих количеств кальция наблюдались как регулярные явления. Типы наблюдаемых столкновений можно резюмировать следующим образом, основываясь на наблюдении за 42 столкновениями (рис. 2):

    1. Тип I: Отражение —57.1% всех столкновений; два пузырька сталкиваются и рикошетируют. Траектории инцидентов расходятся с их кажущимся первоначальным курсом.
    2. Тип IIa: сплавление, адгезия —9,5 %; после столкновения кажется, что оба пузырька цепляются друг за друга, но они выглядят как две отдельные структуры. Везикулы могут диссоциировать через неопределенное время.
    3. Тип IIb: Слияние, ассимиляция —14,3%; как и при типе IIа, но содержание одного заметно ассимилируется другим.Форма полученного пузырька все еще сферическая, но должна казаться примерно того же объема, что и два составляющих его пузырька.
    4. Тип III: Разгрузка (аннигиляция) —9,5%; после столкновения типа I или типа IIb содержимое везикулы рассеивается сразу после столкновения.
    5. Тип IV: неизвестно —9,5%; нет очевидного результата столкновения или столкновения не произошло, несмотря на внешний вид, например если везикулы прошли в непосредственной близости.

    Рис. 2. Моментальные снимки конфокальной видеозаписи, показывающие столкновения кальциевых везикул.

    (A–D) ТИ. Везикулы сталкиваются и отражаются. (E–H) TIIa. Обратите внимание на вращение объединенного объекта. (I–L) TIIb. Везикула, отмеченная стрелкой, кажется, сливается с пузырьком, отмеченным стрелкой. При столкновении везикула временно меняет направление своего движения против потока цитоплазмы. (Л–П) ТIII. Содержимое везикул диссипирует в цитоплазму на четвертом стекле. (Q – T) ТИВ.Оба пузырька продолжают двигаться, как будто на самом деле они не сталкивались. (A–H) Fura-2, (I–T) кальциевый зеленый-5N. Масштабная линейка = 10 μ м, шаг по времени прибл. 250 мс.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0139617.g002

    Столкновения, исход которых был неясен из-за того, что пузырьки выходили за пределы глубины резкости микроскопа, не учитывались. Локализации кальция, значительно большие, чем окружающие аналоги, также не учитывались, поскольку не использовались меры для различения эндоплазматического ретикулума и везикул.

    Обсуждение

    Идентификация и характеристика везикул

    Было установлено, что сферические количества кальция связаны с везикулами из-за их сравнительного размера, эластичных взаимодействий с другими подобными объектами, указаний из литературы и их склонности перемещаться по различным путям через цитоплазму. Эти хорошо описанные пути, скорее всего, представляют собой цитоскелетную сеть клетки, поскольку транспорт везикул опосредуется цитоскелетом у других простейших [14], а также в клетках растений и млекопитающих [15, 16].Следует, однако, отметить, что большинство эукариотических клеток не содержат такого обилия заполненных кальцием везикул, роль которых у слизевиков аналогична роли саркоплазматического ретикулума поперечнополосатой мышечной клетки [17]. В этом исследовании цитоскелет не был помечен флуоресцентными белками, чтобы не оказывать вредного воздействия на здоровье организма и/или не нарушать механизмы транспорта везикул, хотя мы отсылаем читателя к Ref. [18], в котором подробно изучается топология и функциональность плазмодиального цитоскелета как внутриклеточной сети передачи данных.

    И тубулиновые микротрубочки, и актиновые микрофиламенты транспортируют везикулы через клетку с помощью моторных белков — динеинов и кинезинов в случае микротрубочек и миозина в случае микрофиламентов [16, 19] — связанных с поверхностью везикул, которые физически «ходят» или «скользят» структура белковой цепи цитокелета. Таким образом, мы можем утверждать, что столкновения происходят на трехмерной плоской поверхности в евклидовом пространстве, цитоскелете, аналогично тому, как объекты перемещаются по линиям сетки в BBM и SSM.

    Вычисления в рамках модели столкновения пузырьков

    Опишем, как могут быть реализованы вычисления с везикулами на магистралях цитоскелета с гипотетическим событием столкновения в предположении, что была разработана система для адекватного контроля столкновений везикул. Рассмотрим абстрагированную белковую цепь цитоскелета. Он имеет несколько ветвей, которые сочленяются с ним (которые могут состоять или не состоять из одного и того же белка) через белки промежуточных звеньев: везикулы могут перемещаться на наш исходный белок цитоскелета или выходить из него через эти ветви в зависимости от ориентации ветви, типа белка ветви. и/или тип моторных белков, находящихся на поверхности везикул (мы отсылаем читателя к следующему обзору нацеливания на везикулы [20]).Столкновения могут происходить, когда две везикулы движутся по одному и тому же белку в противоположных направлениях или в одном и том же направлении, но с разной скоростью, или когда две везикулы встречаются после схождения двух путей через разветвление.

    Исход столкновения определяется каким-то пока еще не выясненным фактором (факторами), но может включать количество кальция в каждом пузырьке по отношению к их критическим возможностям, поверхностные белки пузырьков, разнообразие белков цитоскелета, по которым перемещаются пузырьки, общее скорость столкновения и/или угол столкновения.Чтобы ответить на заметную критику работы, представленной здесь, мы не делаем различий между столкновениями, связанными с актином, тубулином или промежуточными филаментами, или вообще любыми столкновениями, которые могут происходить независимо от цитоскелета (см. Следующие разделы), и поэтому мы представляем нашу предварительную модель. статистически на основе относительных вероятностей типа столкновения.

    Преобладающие столкновения типа отражения (тип I) могут привести к тому, что одна или обе везикулы приобретут новую траекторию. Везикулы деформируются и временно сливаются при столкновении примерно на 50–100 мс (т.г. Рис. 2A–2D), что указывает на то, что результирующее отражение происходит из-за упругой отдачи. Изменение траектории попадающих везикул, вероятно, вызвано их отклонением на другую ветвь цитоскелетной сети, что может быть результатом изменения их «дорожки» в исходной белковой цепи (например, «ножки» моторного белка «перескакивают» на другой белок). молекула). Это согласуется с нашими знаниями о нацеливании везикул, поскольку движение везикул обычно направлено к периферии клетки (см. следующий раздел): цитоскелет чрезвычайно плотный, а это означает, что он, вероятно, будет сильно избыточным, и, следовательно, несколько путей совместимы с механизмами нацеливания везикул. .Таким образом, столкновения TI могут использоваться для моделирования событий столкновения в соответствии с SSM Марголуса [2], с некоторыми изменениями в том, что мы будем называть «моделью столкновения пузырьков» (VCM).

    Столкновения типа II (слияние) и III (аннигиляция) нельзя прямо приравнять к консервативным логическим функциям, так как количество пузырьков изменяется после столкновения. Оба механизма все еще могут иметь практическое применение, однако, например. в качестве элементов задержки, 2-к-1 операции включения или остановки. Кроме того, естественная частота аннигиляции везикул может указывать на то, что это путь к контролируемому высвобождению кальция, который, если его адекватно контролировать, может иметь исключительное значение для провоцирования измеримого выхода клетки.

    Коллизии типа IV, вероятно, возникают из-за того, что две везикулы проходят очень близко друг к другу в одной и той же белковой цепи или в соседних цепях, хотя трудно установить точный механизм с какой-либо уверенностью. Если предположить, что везикулы проходят близко друг к другу по одному и тому же пути, мы можем приравнять это к SSM-механизму двух сигналов, пересекающихся в точках между вершинами, которые не приводят к столкновению: это привлекательный механизм для синхронизации сигналов в практическом VCM. схемы.

    Экспериментальная характеристика коллизий как булевой логики

    Необходимо подчеркнуть, что сами клетки не производят вычислений с помощью везикул, но мы полагаем, что явления коллизии могут быть охарактеризованы как in vivo Булевы операции.

    Например, очевидно, что TI-столкновения можно охарактеризовать как реализацию вентиля взаимодействия Фредкина и Тоффоли. Этот вентиль может быть сконфигурирован для работы в качестве вентиля и, когда его выход распознается как истинный в результате конфигурации входа ⟨ A B ⟩ (рис. 3), хотя он также может рассматриваться как множество других ворота в зависимости от того, как вывод интерпретируется.И наоборот, вывод коллизии TIII согласуется с выводом вентиля xor, т.е. , из-за аннулирования обоих сигналов, когда вход сконфигурирован как ⟨ A B ⟩. Эти примеры иллюстрируют, что взаимодействие везикул слизевика можно охарактеризовать как универсальный в вычислительном отношении набор (т. е. and и xor) логических операций.

    Рис. 3. Конфокальные микрофотографии, иллюстрирующие, как траектории везикул можно интерпретировать как реализацию интерактивных ворот после столкновения TI.

    (A–D) Событие столкновения TI. (E) Увеличенный кадр из изображения [D] с показанными траекториями пузырьков, где серые компоненты представляют результат показанного столкновения (т.е. оба входа = 1), а пунктирные линии показывают предполагаемый невозмущенный курс для каждого пузырька. Окрашивание кальциевым зеленым-5N, масштабные линейки [A–D], [E] = 10 μ м, временные шаги прибл. 250 мс.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0139617.g003

    Практическая реализация VCM

    Теперь уместно обсудить, как эти естественные механизмы могут быть захвачены для практического использования, и проблемы, которые необходимо преодолеть для достижения этой цели.Как и в других моделях CBC, топология среды взаимодействия будет определять типы логических операций, которые могут быть реализованы в ней. Были достигнуты минимальные манипуляции с белковыми цепями цитоскелета [21], но только in vitro . Кроме того, в то время как рост цитоскелета по существу программируется — за счет использования актин-связывающих белков, которые управляют ростом кончика актиновой сети во время псевдоподного растяжения [22], хотя технология контролируемой полимеризации все еще находится в зачаточном состоянии [23] — сборка проектировать схему цитоскелета, вероятно, будет трудно реализовать на практике.

    Это подчеркивает необходимость разработки схемы VCM с использованием логических вентилей на основе общих топологических особенностей, чтобы все необходимые компоненты уже присутствовали в ячейке модели. Также может быть так, что точка, в которой везикулы сталкиваются в цепи, не обязательно должна быть точной из-за ожидаемой избыточности цитоскелетных сетей: до тех пор, пока происходит столкновение в данном участке белковой цепи цитоскелета, существует несколько пути падения, по которым может отражаться везикула, ведут к одной и той же точке.

    Что касается достижения синхронизации везикул, поскольку транспорт кальция слизевиков тесно связан с челночным потоком [24] — ритмичным двунаправленным потоком цитоплазмы, инициируемым сокращением мышечного белка и, следовательно, внутриклеточным потоком кальция — манипулирование механизмами потоковой обратной связи будет наиболее реальный подход к этой цели. В самом деле, если рассматривать потоковый механизм как абстрактный биохимический осциллятор, частота которого может быть относительно легко изменена [25, 26], то схемы с тактовой частотой кажутся самым простым путем к достижению синхронизации.Тем не менее, синтетические подходы, такие как in vitro синтез везикул и ассоциированных с ними мембранных белков, также могут быть полезными для изучения [27, 28]. Введение элементов задержки значительно помогло бы решить проблему синхронизации.

    Хотя транспорт везикул является совместным усилием микротрубочек и микрофиламентов, важно подчеркнуть, что свойства цепи — главным образом, ее топология — будут полностью зависеть от белка/белков, из которых они образованы.Следующие конструкции практических цепей полностью основаны на актиновых микрофиламентах, расположенных в хорошо охарактеризованных конформациях. Актин был выбран вместо тубулина, поскольку мы ранее подчеркивали его роль во внутриклеточных вычислениях [18]: в то время как высокая прочность актиновых сетей [29, 30] и их недавняя демонстрация участия в целенаправленном транспорте везикул на большие расстояния [31] также т.к. локальный транспорт делает актин очевидно образцовой средой VCM, его выбор по сравнению с тубулином или действительно смешанными белковыми сетями по существу произволен.Важно отметить, что наши устройства основаны на предположении, что они интегрированы в плотные, сильно взаимосвязанные, стабильные кортикальные сети, в которых происходит направленный транспорт везикул.

    В качестве демонстрации на рис. 4 приведены схематические диаграммы для взаимодействия на основе актина, а не логические схемы разветвления, которые демонстрируют, что при надлежащем контроле над топологией цитоскелета (или даже вероятностном подходе, основанном на общих конформациях белков) вычислительно универсальный набор ворот могут быть реализованы.Эти конструкции извлекают выгоду из коллизий TI, происходящих в «X-образных» соединениях, которые могут быть реализованы сшивающими белками микрофиламентов, такими как спектрин или филамин, и разветвлениями, созданными комплексом Arp2/3. Существует огромный диапазон возможностей при проектировании «полезных» цепей цитоскелета (действительно, для простоты распознавания здесь перечислены только двумерные схемы), и, признавая это, представленные конструкции детализировали возможную схему для типа столкновения, который мы получили экспериментально. наблюдается (ворота взаимодействия), а два у нас нет.Не и разветвление используют постоянно верные управляющие сигналы, т. е. регулярное, синхронное поступление везикул, которое, несмотря на то, что его естественное появление не наблюдалось, было бы вероятным методом преодоления пресловутых трудностей в реализации логического разъединения и разветвления. /out в консервативной логике [32]. Кроме того, если осуществляется определенная степень контроля над типом столкновения (например, посредством селективной экспрессии белков поверхности везикул), конструкция схемы VCM становится значительно более гибкой, как показано на рис. 5, где показана схема полусумматора, основанная на принципе столкновений TIIb.

    Рис. 4. Схематические диаграммы трех схем столкновений везикул на основе столкновений TI, происходящих на актиновых структурах.

    Сплошные стрелки представляют собой начальные траектории, которые продолжаются до конечного пункта назначения, если нет других сигналов, а пунктирные стрелки представляют собой траектории, возникшие в результате столкновения. (а) Интерактивные ворота, функционирующие как и ворота, образованные одним крестообразным соединением и двумя ответвлениями. б) Ворота не, образованные тремя ответвлениями. Обратите внимание, что требуется постоянный «управляющий сигнал», обозначенный цифрой «1».(c) Разветвленные ворота, образованные из двух не-ворот. Опять же, используются управляющие сигналы, «a» и «f», но конфигурация выхода изменена, чтобы обеспечить дублирование сигнала, где «c», «g» и «h» представляют выходы, «e» и «h». мусорные биты.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0139617.g004

    Рис. 5. Принципиальная схема схемы полусумматора, в которой используются коллизии TIIb (слияние; ассимиляция).

    Если присутствует только один везикул, он пройдет по пути xor (Sum): обратите внимание, что в этом случае тот факт, что он пересекает путь and (Carry), не имеет значения, поскольку он не встретится и не столкнется с другим везикулой. .Если присутствуют два пузырька, они встречаются и сливаются, что приводит к одному сигналу, присутствующему на пути переноса. Длина пути не в масштабе.

    https://doi.org/10.1371/journal.pone.0139617.g005

    В своем трактате об обратимых вычислениях Тоффоли [33] подчеркнул, что концепция композиции функций должна равняться 1-к-1 отображению входных данных в физических моделей вычислений, а это означает, что использование функции разветвления в наших устройствах делает этот критерий недействительным: другими словами, представленные здесь устройства, использующие репликацию сигнала, не являются изоэнтропическими системами.Несмотря на то, что классические модели CBC гипотетически не диссипативны, это не относится к VBM, поскольку, поскольку он питается в основном химической энергией (в основном гидролизом АТФ), определенное количество тепла будет потеряно из системы (см. следующий подраздел). ).

    Для полноты картины мы оцениваем экспериментальную модель сумматорной схемы, использующей элементы nand (образованные из не плюс и) и разветвления, как c. 1 μ м в длину (приблизительно 10 ворот в длину, каждая из которых состоит из двух ответвляющихся секций, расположенных на реальном расстоянии c.50 нм друг от друга [34, 35]) со временем операции в диапазоне от 0,1 до 1,0 с, используя максимальную и минимальную измеренные оценки скорости транспорта везикул, варьирующиеся по всем известным типам транспорта цитоскелетных везикул [16, 36].

    Следует отметить, что направление везикул — как в правильном общем направлении, так и вдоль правильного микрофиламента в ортогональных соединениях — диктуется ориентацией центрального микрофиламента к клеточной поверхности, так как подавляющее большинство транспорта везикул в актиновых сетях направляется миозиновые моторные белки, связывающие везикулы в сеть [31].Как упоминалось ранее, нацеливание везикул и, возможно, также тип столкновения диктуются физическими свойствами везикул, в основном белками, связанными с их поверхностью. Мы полагаем, что путем выбора желаемых свойств везикул (будь то экстракция из живых (возможно, генетически измененных) клеток [37, 38], дифференциальное центрифугирование гомогената клеток [39, 40] или синтез in vitro ) [27 ], в сочетании с осторожным введением везикул в определенные области системы — вероятно, посредством микроинъекции для систем in vivo или специализированных синхронных линий ввода для систем in vitro — является вероятным методом достижения полного контроля над системой VCM. чья топология среды взаимодействия соответствующим образом подготовлена.

    О надежности субстратов для биологических вычислений

    Это неизбежный факт, что живая система будет содержать чрезвычайно большое количество степеней свободы. Это означает, что выяснить точное взаимодействие между каждым отдельным компонентом практически невозможно, особенно в такой системе, где несколько основных принципов работы не полностью охарактеризованы. Поэтому на первый взгляд было бы разумно заявить, что столкновения внутриклеточных везикул слизевиков недетерминированы и, следовательно, система имеет ограниченное применение в качестве вычислительной основы.Однако в первоначальном описании ББМ [1] было отмечено, что в системах «реального мира» степени свободы могут быть разделены на небольшое число очень регулярных (механических) режимов — тех, которые подчиняются строгим физическим законам — и гораздо большее количество неупорядоченных (тепловых) мод: законы, которым подчиняются первые, обязательно четко определены (уходят корнями в классическую механику, а не в статистические законы) и, следовательно, предсказуемы (а также технически обратимы во времени, хотя это спорный вопрос). пункт при обсуждении в отношении системы, которая не пытается реализовать консервативную логику).Таким образом, когда мы наблюдаем необратимое, неконсервативное поведение, это результат передачи энергии от механических режимов к тепловым (демпфирование).

    Таким образом, мы полагаем, что динамика везикул программируема на основании того, что их поведение преимущественно контролируется ее детерминированными модусами, которые, вероятно, включают белки поверхности везикул, как обсуждалось ранее. In vivo начальные условия системы таковы, что энергетические уровни механических режимов значительно выше, чем у тепловых, поскольку энергия должна иметь возможность перетекать предпочтительно от первых ко вторым.Этот энергетический градиент поддерживается за счет постоянной регенерации сигнала: это неудивительно, поскольку биологические организмы, как правило, очень хорошо поддерживают гомеостатическое равновесие, но, что особенно важно, это означает, что поведение захваченной клетки или системы in vitro будет предсказуемо по своей природе, если те же условия поддерживаются.

    Резюме

    Мотивация для исследований в области нетрадиционных/биологических вычислений включает в себя, вкратце, наши попытки ограничить быстрый подход к физическим ограничениям материалов в архитектурах на основе кремния, очевидной вычислительной мощности к соотношению энергопотребления биологических субстратов, загрязняющей природе традиционное производство компьютеров и возникающие свойства биологических субстратов, такие как самосборка/организация, массовый параллелизм и огромная потенциальная информационная плотность макромолекул, поиск которых вызывает значительно меньше проблем, связанных с рассеиванием тепла.Устройства, использующие живые организмы целиком или их компоненты, не являются предполагаемыми преемниками или даже конкурентами компьютеров общего назначения, но будут стимулировать разработку искусственных систем, вдохновленных природой, и найдут применение в ряде исследовательских дисциплин, таких как биомедицина и зондирование.

    Здесь мы продемонстрировали жизнеспособность живой биологической системы для реализации вычислительной универсальной вычислительной системы, основанной на столкновениях, с использованием везикул, заполненных сигнальными молекулами.Столкновения везикул могут использоваться слизевиками как компонент важных внутриклеточных сигнальных процессов, но мы предполагаем, что этот естественный механизм также может быть «захвачен» для реализации булевой логики. Будущая работа будет состоять из дифференциального наблюдения столкновений в отдельных актиновых и тубулиновых сетях, сетевого анализа цепей столкновений (например, с помощью направленных сетевых графов, полученных на основе отслеживания движения везикул [41]), синтеза везикул и мечения, in vitro роста цитоскелетных сетей и исследования с использованием различных типов клеток.

    Приложение

    Постобработка изображения

    Фотографии сделаны цифровой камерой Olympus SP-820UZ. Все микрофотографии были подвергнуты постобработке с помощью Volocity (Improvision, США) с присвоением цвета и усилением контраста. Деконволюция не использовалась. Планшеты для изображений были изготовлены с помощью Cytosketch (Cytocode, NZ). Необработанные файлы изображений будут доступны по запросу.

    Благодарности

    Авторы выражают искреннюю благодарность Норману Марголусу, Мартину Ханчику, Анирбану Бандйопадхьяю, Сьюзен Степни и Владимиру Привману за их бесценные критические идеи.

    Авторские взносы

    Задумал и спроектировал эксперименты: Р.М. Выполняли опыты: Р.М. Проанализированы данные: Р.М.А.А. Предоставленные реагенты/материалы/инструменты для анализа: RM AA. Написал статью: Р. М. А.А.

    Каталожные номера

    1. 1. Фредкин Э., Тоффоли Т. Консервативная логика. Международный журнал теоретической физики. 1982; 21: 219–253.
    2. 2. Марголус Н. Универсальные клеточные автоматы на основе столкновений мягких сфер.В: Вычисления на основе столкновений. Лондон, Великобритания: Спрингер; 2002.
    3. 3. Duirand-Lose J. 6, Вычисления внутри модели бильярдного шара. В: Вычисления на основе столкновений. Спрингер; 2002.
    4. 4. Марголус Н. Модели вычислений, подобные физике. Physica D: нелинейные явления. 1984 г., январь; 10 (1-2): 81–95.
    5. 5. Gunji Y, Adamatzky A. Надежные солдатские крабовые ворота. Комплексные системы. 2011;20(2):93–104.
    6. 6. Адамацкий А. Машины Physarum: инкапсуляция реакции-диффузии для вычисления связующего дерева.Die Naturwissenschaften. 2007 г., декабрь; 94 (12): 975–80. Доступно по адресу: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17603779. пмид:17603779
    7. 7. Ахенбах Ф., Ахенбах У., Кесслер Д. Сайты связывания кальция в плазмодиях Physarum polycephalum, выявленные методом пироантимоната. Журнал гистохимии и цитохимии: официальный журнал Общества гистохимии. 1984;32(11):1177–1184.
    8. 8. Курода Р., Курода Х. Накопление кальция в вакуолях Physarum polycephalum после голодания.Журнал клеточной науки. 1980 авг; 44: 75–85. пмид:7440659
    9. 9. Берридж М. Передача сигнала кальция и механизмы клеточного контроля. Биохимика и биофизика Acta. 2004;1742(1-3):3–7. 8-й Европейский симпозиум по кальцию. . пмид:155
    10. 10. Clapham D. Передача сигналов кальция. Клетка. 2007;131(6):1047–1058. пмид:18083096
    11. 11. Берридж М. Инозитолтрифосфат и передача сигналов кальция. Природа. 1993;361. пмид:8381210
    12. 12.Хентшель Х., Файн А., Пенсеа С. Биологические вычисления с диффузией и возбудимыми запасами кальция. Математические биологические науки и инженерия. 2004;1(1):147–159. пмид:20369965
    13. 13. Эгельман Д., Монтегю П. Вычислительные свойства перидендритных колебаний кальция. Журнал неврологии. 1998;18(21):8580–8589. пмид:9786966
    14. 14. Soll D, Wessels D, Murray J, Vawter H, Voss E, Bublitz A. Движение внутриклеточных пузырьков, цАМФ и миозин II в Dictyostelium.Генетика развития. 1990;11(5-6):341–353. пмид:1965714
    15. 15. Балуска Ф., Фолькманн Д., Мензель Д. Синапсы растений: домены на основе актина для межклеточной коммуникации. Тенденции в науке о растениях. 2005 март; 10 (3): 106–11. пмид:15749467
    16. 16. Тонтон Дж., Роунинг Ба, Кафлин М.Л., Ву М., Мун Р.Т., Митчисон Т.Дж. и др. Актин-зависимое движение эндосом и лизосом за счет рекрутирования N-WASP. Журнал клеточной биологии. 2000;148(3):519–530. пмид:10662777
    17. 17.Alexopoulos C. 5: Плазмодиальная структура и подвижность. В: Биология Physarum и Didymium . об. 1 по клеточной биологии: серия монографий. Академическая пресса; 1982.
    18. 18. Мейн Р., Адамацки А., Джонс Дж. О роли плазмодиального цитоскелета в обеспечении разумного поведения слизевиков Physarum polycephalum. Коммуникативная и интегративная биология. 2014;7(1):e32097.
    19. 19. Вале РД. Набор инструментов молекулярного двигателя для внутриклеточного транспорта.Клетка. 2003;112(4):467–480. пмид:12600311
    20. 20. Пфеффер С. Нацеливание на транспортные везикулы: привязки перед SNARE. Природа клеточной биологии. 1999;1(1):E17–22. пмид:10559876
    21. 21. Лин Э., Кантиелло Х. Новый метод изучения электродинамического поведения актиновых филаментов. Доказательства кабелеподобных свойств актина. Биофизический журнал. 1993;65(4):1371–1378. пмид:8274631
    22. 22. Пак С., Флинн К., Бамбург Дж. Актин-связывающие белки берут бразды правления конусами роста.Обзоры природы Неврология. 2008; 9: 136–147. пмид:18209731
    23. 23. Аманн К., Поллард Т. Прямое наблюдение в режиме реального времени за разветвлением актиновых филаментов, опосредованным комплексом Arp2/3, с использованием флуоресцентной микроскопии полного внутреннего отражения. ПНАС. 2001;98(26):15009–15013. пмид:11742068
    24. 24. Йошияма С., Исигами М., Накамура А., Кохама К. Кальциевая волна для цитоплазматического потока Physarum polycephalum. Международная клеточная биология. 2010 янв; 34 (1): 35–40.
    25. 25.Адамацкий А., Джонс Дж. Об электрических коррелятах пространственной активности Physarum: можем ли мы увидеть машину Physarum в темноте? Биофизические обзоры и письма. 2011;6(1 и 2):29–57.
    26. 26. Мейн Р., Адамацки А. На пути к гибридным устройствам наноструктуры и слизистой формы. Нано ЖИЗНЬ. 2015 июль;5(1):1450007.
    27. 27. Матошевич С., Пигель Б. Пошаговый синтез гигантских однослойных пузырьков на микрофлюидной сборочной линии. Журнал Американского химического общества.2011;133(9):2798–2800. пмид:21309555
    28. 28. Soga H, Fujii S, Yomo T, Kato Y, Watanabe H, Matsuura T. Синтез мембранного белка in vitro внутри везикул размером с клетку показывает зависимость интеграции мембранного белка от объема везикул. Синтетическая биология ACS. 2014;3(6):372–379. пмид:24328098
    29. 29. Джанми П., Хвидт С., Кас Дж., Лерче Д., Мэггс А., Сакманн Э. и др. Механические свойства актиновых гелей. Модуль упругости и движения нитей. Журнал биологической химии.1994;269(51):32503–32513. пмид:7798252
    30. 30. Лу Л., Освальд С., Нгу Х., Инь Ф. Механические свойства актиновых стрессовых волокон в живых клетках. Биофизический журнал. 2008;95(12):6060–6071. пмид:18820238
    31. 31. Шух М. Актин-зависимый механизм транспорта везикул на большие расстояния. Природа клеточной биологии. 2013;13(12):1431–1436.
    32. 32. Лала П.К., Паркерсон Дж.П., Чакраборти П. Проекты Аддера с использованием обратимых логических вентилей. Транзакции WSEAS в цепях и системах.2010;9(6):369–378.
    33. 33. Тоффоли Т. Обратимые вычисления. В кн.: Автоматы, языки и программирование; 1980. с. 632–644.
    34. 34. Франц CM, Мюллер DJ. Анализ структуры очаговой адгезии методом атомно-силовой микроскопии. Журнал клеточной науки. 2005; 118 (часть 22): 5315–5323. пмид:16263758
    35. 35. Винзенц М., Неметова М., Шур Ф., Мюллер Дж., Нарита А., Урбан Э. и др. Ветвление актина в инициации и поддержании ламеллиподий. Журнал клеточной науки.2012;125:2775–2785. пмид:22431015
    36. 36. Kikushima K, Kita S, Higuchi H. Неинвазивная визуализация для отслеживания in vivo высокоскоростного транспорта везикул в нейтрофилах мыши. Научные отчеты. 2013; 3:1913. пмид:23722417
    37. 37. Холмс Р.П., Стюарт Р.П. Реакция Physarum polycephalum на внеклеточный Ca2+: исследования питания Ca2+, потоков Ca2+ и компартментации Ca2+. Журнал общей микробиологии. 1979;113(2):275–285.
    38. 38.Ким С, Ким К, Ли С, Ким Э, Ким М, Ли Э ​​и др. Структурные модификации везикул внешней мембраны для усовершенствования их в качестве средств доставки вакцины. Биохимика и биофизика Acta. 2009;1788(10):2150–2159. пмид:19695218
    39. 39. Ван дер Слуйс П., Беннетт М.К., Энтони С., Саймонс К., Крайс Т.Е. Связывание экзоцитарных везикул клеток MDCK с микротрубочками in vitro. Журнал клеточной науки. 1990; 95 (часть 4) (1986): 545–553. пмид:2384528
    40. 40. Деснос С., Клифтогради Л., Келли Р.Б.Биогенез синаптических везикул in-vitro. Журнал клеточной биологии. 1995;130(5):1041–1049. пмид:7544795
    41. 41. Ван П., Лю Дж., Ю С. Идентификация важных узлов в направленных биологических сетях: подход с использованием сетевых мотивов. ПЛОС ОДИН. 2014 08;9(8):e106132. пмид: 25170616

    Актин-зависимый механизм транспорта везикул на большие расстояния

  • 1

    Росс, Дж. Л., Али, М. Ю. и Уоршоу, Д. М. Транспортировка грузов: молекулярные моторы перемещаются по сложному цитоскелету. Курс. мнение Клеточная биол. 20 , 41–47 (2008).

    КАС Статья Google Scholar

  • 2

    Alberts, B. et al. Молекулярная биология клетки , 5-е изд. (Garland Science, 2008).

    Google Scholar

  • 3

    Lodish, H. et al. Молекулярно-клеточная биология (WH Freeman, 2007).

    Google Scholar

  • 4

    Поллард Т.& Earnshaw, W. Cell Biology (Saunders, 2004).

    Google Scholar

  • 5

    Хирокава Н., Нода Ю., Танака Ю. и Нива С. Моторные белки надсемейства кинезинов и внутриклеточный транспорт. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 10 , 682–696 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 6

    Кардон, Дж. Р. и Вейл, Р. Д. Регуляторы цитоплазматического динеинового мотора. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 10 , 854–865 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 7

    Блум, Г. С. и Гольдштейн, Л. С. Круиз по магистралям микротрубочек: как мембраны движутся по секреторным путям. J. Cell Biol. 140 , 1277–1280 (1998).

    КАС Статья Google Scholar

  • 8

    Аподака, Г.Эндоцитарный трафик в поляризованных эпителиальных клетках: роль актина и цитоскелета микротрубочек. Traffic 2 , 149–159 (2001).

    КАС Статья Google Scholar

  • 9

    Факлер, О. Т. и Крауслих, Х. Г. Взаимодействие ретровирусов человека с цитоскелетом клетки-хозяина. Курс. мнение микробиол. 9 , 409–415 (2006).

    КАС Статья Google Scholar

  • 10

    Вулнер, С.& Bement, WM Нетрадиционные миозины, действующие нетрадиционно. Trends Cell Biol. 19 , 245–252 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 11

    Wang, Z. et al. Myosin Vb мобилизует рециклирующие эндосомы и AMPA-рецепторы для постсинаптической пластичности. Cell 135 , 535–548 (2008).

    КАС Статья Google Scholar

  • 12

    Вагнер, В., Brenowitz, S.D. & Hammer, J.A. 3rd Myosin-Va транспортирует эндоплазматический ретикулум в дендритные шипы нейронов Пуркинье. Нац. Клеточная биол. 13 , 40–48 (2011).

    КАС Статья Google Scholar

  • 13

    Wu, X., Bowers, B., Rao, K., Wei, Q. & Hammer, JA 3rd Визуализация динамики меланосом в меланоцитах дикого типа и разбавленных меланоцитах предполагает парадигму функции миозина V in vivo . J. Cell Biol. 143 , 1899–1918 (1998).

    КАС Статья Google Scholar

  • 14

    Stenmark, H. Rab ГТФазы как координаторы движения везикул. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 10 , 513–525 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 15

    Грант Б.Д. и Дональдсон Дж.Г. Пути и механизмы рециркуляции эндоцитов. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 10 , 597–608 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 16

    Schuh, M. & Ellenberg, J. Новая модель асимметричного позиционирования веретена в ооцитах мыши. Курс. биол. 18 , 1986–1992 (2008).

    КАС Статья Google Scholar

  • 17

    Солдати, Т. и Шлива, М. Активизация движения мембран при эндоцитозе и рециркуляции. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 7 , 897–908 (2006).

    КАС Статья Google Scholar

  • 18

    Schuh, M. & Ellenberg, J. Самоорганизация MTOC заменяет функцию центросомы во время сборки ацентросомного веретена в ооцитах живой мыши. Cell 130 , 484–498 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • 19

    Пфендер, С., Кузнецов В., Плейзер С., Керхофф Э. и Шух М. Зародыши актина шпилевидного типа взаимодействуют с формином-2 для управления асимметричным делением ооцитов. Курс. биол. 21 , 955–960 (2011).

    КАС Статья Google Scholar

  • 20

    Лидер Б. и др. Формин-2, полиплоидия, гипофертильность и расположение мейотического веретена в ооцитах мыши. Нац. Клеточная биол. 4 , 921–928 (2002).

    КАС Статья Google Scholar

  • 21

    Нолен Б.Дж. и др. Характеристика двух классов низкомолекулярных ингибиторов комплекса Arp2/3. Природа 460 , 1031–1034 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 22

    Ито, Т. и др. Человеческий шпиль взаимодействует с колючим концом актиновой нити. Дж. Мол. биол. 408 , 18–25 (2011).

    КАС Статья Google Scholar

  • 23

    Бош, М.и другие. Анализ функции Spire в сборке актина и его синергии с формином и профилином. Мол. Клетка. 28 , 555–568 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • 24

    Кампеллоне, К. Г. и Уэлч, М. Д. Гонка нуклеаторов: клеточный контроль сборки актина. Нац. Преподобный Мол. Клеточная биол. 11 , 237–251 (2010).

    КАС Статья Google Scholar

  • 25

    Гуд Б.L. & Eck, MJ Механизм и функция форминов в контроле сборки актина. год. Преподобный Биохим. 76 , 593–627 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • 26

    Lapierre, L. A. et al. Миозин vb связан с системами рециркуляции плазматической мембраны. Мол. биол. Ячейка 12 , 1843–1857 (2001).

    КАС Статья Google Scholar

  • 27

    Ватанабе С., Мабучи К., Икебе Р. и Икебе М. Механоферментативная характеристика человеческого миозина Vb. Биохимия 45 , 2729–2738 (2006).

    КАС Статья Google Scholar

  • 28

    Begg, D. A. & Rebhun, L. I. pH регулирует полимеризацию актина в коре яиц морского ежа. J. Cell Biol. 83 , 241–248 (1979).

    КАС Статья Google Scholar

  • 29

    Керхофф Э.и другие. Организаторы актина Spir участвуют в процессах транспорта везикул. Курс. биол. 11 , 1963–1968 (2001).

    КАС Статья Google Scholar

  • 30

    Gomez, T. S. & Billadeau, D. D. Комплекс WASH, содержащий FAM21, регулирует ретромер-зависимую сортировку. Дев. Сотовый 17 , 699–711 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 31

    Морель, Э., Партон, Р. Г. и Грюнберг, Дж. Зависимая от аннексина А2 полимеризация актина опосредует биогенез эндосом. Дев. Cell 16 , 445–457 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 32

    Галлетта, Б.Дж. и Купер, Дж.А. Актин и эндоцитоз: механизмы и филогения. Курс. мнение Клеточная биол. 21 , 20–27 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 33

    Вулнер, С., O’Brien, L.L., Wiese, C. & Bement, WM. Миозин-10 и актиновые филаменты необходимы для функции митотического веретена. J. Cell Biol. 182 , 77–88 (2008).

    КАС Статья Google Scholar

  • 34

    Раузи, М., Ленне, П.Ф. и Лекуит, Т. Сократительные потоки плоскополяризованного актомиозина контролируют ремоделирование эпителиального соединения. Природа 468 , 1110–1114 (2010).

    КАС Статья Google Scholar

  • 35

    Дальгаард, К., Raposo, A.A., Niccoli, T. & St Johnston, D. Capu and Spire собирают цитоплазматическую актиновую сетку, которая поддерживает организацию микротрубочек в ооците Drosophila . Дев. Cell 13 , 539–553 (2007).

    КАС Статья Google Scholar

  • 36

    Манро, Э., Нэнс, Дж. и Присс, Дж. Р. Кортикальные потоки, приводимые в действие асимметричными сокращающимися транспортными белками PAR, для установления и поддержания передне-задней полярности в начале г. C.elegans эмбрион. Дев. Cell 7 , 413–424 (2004).

    КАС Статья Google Scholar

  • 37

    Джаффе, Л. А., Норрис, Р. П., Фрейдзон, М., Ратзан, В. Дж. и Мельманн, Л. М. Микроинъекция ооцитов мыши, окруженных фолликулами. Методы Мол. биол. 518 , 157–173 (2009).

    КАС Статья Google Scholar

  • 38

    Эппиг, Дж.J. & Schroeder, A.C. Способность ооцитов мышей из преантральных фолликулов подвергаться эмбриогенезу и развитию, чтобы жить молодыми после роста, созревания и оплодотворения in vitro . биол. Воспр. 41 , 268–276 (1989).

    КАС Статья Google Scholar

  • 39

    Strickland, L. et al. Световая микроскопия зародышей иглокожих. Методы Cell Biol. 74 , 371–409 (2004).

    Артикул Google Scholar

  • 40

    Shaner, N.C. et al. Улучшенные мономерные красные, оранжевые и желтые флуоресцентные белки, полученные из Discosoma sp. красный флуоресцентный белок. Нац. Биотехнолог. 22 , 1567–1572 (2004).

    КАС Статья Google Scholar

  • 41

    Sonnichsen, B., De Renzis, S., Nielsen, E., Rietdorf, J.и Зериал, М. Отдельные мембранные домены эндосом на пути рециркуляции, визуализированные с помощью многоцветной визуализации Rab4, Rab5 и Rab11. J. Cell Biol. 149 , 901–914 (2000).

    КАС Статья Google Scholar

  • 42

    Aschenbrenner, L., Lee, T. & Hasson, T. Myo6 способствует перемещению эндоцитарных пузырьков с периферии клетки. Мол. биол. Cell 14 , 2728–2743 (2003).

    КАС Статья Google Scholar

  • 43

    Bittins, C. M., Eichler, T. W., Hammer, J. A. 3rd & Gerdes, H.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *