Драйверами роста рынка газовой арматуры и компонентов в 2031 году наряду с ведущими брендами Assure Parts, Regency Gas шланги, American Range, Antunes, Crown Verity Inc., Dormont, T&S Brass and Bronze Works, Vulcan Restaurant Equipment, Gas Components Australia, Venus Enterprises, Nikasam lmpex ТОО «Зенит Индастриз»
May 03, 202310 электромобилей, которые идеально подходят для семейных поездок
Oct 11, 202310 фактов об американской версии ID.Buzz, электрического ретро-автомобиля VW
Oct 09, 202310 ошибок, которые допускают новые пользователи Android
Sep 24, 202310 Должен
Sep 19, 2023Архитектура и механизм действия жалящей органеллы книдарий
Nature Communications, том 13, номер статьи: 3494 (2022) Ссылаться на эту статью
5235 Доступов
6 цитат
460 Альтметрика
Подробности о метриках
Жалящие органеллы медуз, актиний и других книдарий, известные как нематоцисты, представляют собой замечательное клеточное оружие, используемое как для нападения, так и для защиты. Нематоцисты представляют собой герметичную капсулу, содержащую скрученную гарпунообразную нить. Эти структуры, в свою очередь, построены внутри специализированных клеток, известных как нематоциты. При срабатывании капсула взрывается, выбрасывая спиральную нить, которая протыкает цель и быстро удлиняется, выворачиваясь наизнанку в процессе, называемом выворотом. Из-за структурной сложности нити и чрезвычайной скорости выброса точная механика стрельбы нематоцист остается неясной7. Здесь, используя комбинацию изображений в реальном времени и сверхвысокого разрешения, 3D-электронной микроскопии и генетических пертурбаций, мы определяем пошаговую последовательность работы нематоцист в модельной морской анемоне Nematostella vectensis. Этот анализ раскрывает сложные биомеханические преобразования, лежащие в основе механизма действия нематоцист, одной из самых совершенных биологических микромашин природы. Кроме того, это исследование даст представление о форме и функциях родственных органелл книдарий и послужит шаблоном для разработки биоинспирированных микроустройств.
Нематоцисты книдарий представляют собой сложное субклеточное оружие с высокоспециализированными формами и функциями1,2. Нематоцисты представляют собой внутриклеточные органеллы, происходящие из аппарата Гольджи, состоящие из ядовитых нитей, заключенных в герметичную капсулу3,4. При срабатывании капсула разряжается, выбрасывая свою нить в виде гарпуна, который проникает в цель, доставляя коктейль нейротоксинов5,6,7,8,9,10. На клеточном уровне выделение нематоцист является одним из самых быстрых механических процессов в природе, которые, как известно, в нематоцистах гидры завершаются в течение 3 миллисекунд11,12. Измерения, выполненные на высокоскоростном видео стенотеле Гидры, показывают, что начальная фаза взрыва капсулы под давлением и последующий выброс нити происходит всего за 700 наносекунд12. Эту начальную стадию взрывного разряда можно сравнить с другими сверхбыстрыми метательными системами, встречающимися в природе, такими как выброс грибковых спор, выброс пыльцы и выброс баллистических органелл динофлагеллят13,14.
Предыдущие исследования показывают, что высокая скорость выделения нематоцист обусловлена накоплением осмотического давления внутри капсулы матрицей из катионсвязывающих поли-γ-глутаматных полимеров (ПГ) и упруго растянутой стенкой капсулы, высвобождающей энергию за счет мощной пружины. подобный механизм во время разрядки2,12,15,16. При срабатывании, но до разряда, объем капсулы увеличивается примерно вдвое из-за быстрого притока воды17. Это приводит к осмотическому набуханию матрицы и растяжению стенки капсулы2,18. Эта энергия впоследствии используется для выброса нити с высокой скоростью, которая воздействует на целевую ткань и проникает в нее. Более поздние фазы выделения нематоцисты включают удлинение нити, которое происходит медленнее и завершается за миллисекунды11. На этом этапе нить нематоцисты претерпевает трансформацию формы, выворачиваясь наизнанку в результате процесса, называемого выворотом, который вызван высвобождением как осмотически генерируемого давления, так и упругой энергии, запасенной в нити17,19,20. Таким образом, нематоциста действует в отдельные фазы, которые включают начальную фазу прокалывания мишени и более поздние фазы выворота с образованием просвета.
Характеристики нематоцист значительно различаются у разных видов книдарий, демонстрируя разнообразие размеров капсул и морфологии нитей, но все они сохраняют сходный механизм работы, включающий выворачивающийся каналец, приводимый в движение взрывным выбросом2,21,22,23. Чтобы изучить биологию нематоцист в генетически управляемой системе, мы исследуем работу нити нематоцист у актинии Nematostella vectensis. Nematostella содержит два типа нематоцист: микроосновные p-мастигофоры и базитриховые изоризы, причем последние имеют короткие и длинные разновидности24,25. У актиний капсулы нематоцист запечатаны тремя апикальными створками, соединенными со стрекательной нитью26,27,28. Эта нить состоит из двух отдельных субструктур: короткого жесткого волокнистого стержня и длинной тонкой трубочки, украшенной зазубринами17,22. Стержень состоит из трех спирально закрученных нитей и первоначально выбрасывается в виде сжатого снаряда, пронзая цель, а затем выворачивается, образуя просвет, через который высвобождается оставшаяся часть нити, трубочка17. Хотя известно, что выворот стержня влечет за собой геометрическую трансформацию плотно сжатой катушки в полый шприц, механизмы, управляющие этим процессом, плохо изучены. Кроме того, выворот канальцев значительно отличается от такового при тройном спиральном стержне, поскольку канальцы выворачиваются путем выворачивания наизнанку в отсутствие спиральных нитей26,29. Высвобождения давления и упругой энергии, запасенной в капсуле, теоретически достаточно для начального выброса и проникновения стержня, однако для дальнейшего удлинения нити, вероятно, потребуются дополнительные источники энергии5,19,20. Из-за скорости и сложности этих событий точные стадии выброса и выворота до сих пор оставались неуловимыми.
3.0.CO;2-O" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291097-010X%2819960815%29275%3A6%3C444%3A%3AAID-JEZ6%3E3.0.CO%3B2-O" aria-label="Article reference 8" data-doi="10.1002/(SICI)1097-010X(19960815)275:63.0.CO;2-O"Article CAS PubMed Google Scholar /p> 3.0.CO;2-O" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F%28SICI%291097-4687%28199810%29238%3A1%3C53%3A%3AAID-JMOR4%3E3.0.CO%3B2-O" aria-label="Article reference 33" data-doi="10.1002/(SICI)1097-4687(199810)238:13.0.CO;2-O"Article PubMed Google Scholar /p>