The Inner Life of the Cell / Внутренняя жизнь клетки— это краткий 3D ролик, демонстрирующий различные биологические механизмы, которые происходят в белых кровяных клетках в организме человека. В процессе преподавания биологии, профессора часто создают 3D анимации для того, чтобы более наглядно продемонстрировать своим студентам некоторые функции организма человека. В случае с «Внутренней жизнью клетки» создатели были направлены на более кинематографические, в отличие от научных, чувства.


История создания

Девид Болински, бывший председатель медицинской кафедры в Йельском университете, совместно с Джоном Либлером и Майком Астрачейном, одними из создателей XVIVO, создали этот анимационный ролик для Гарвардского Департамента молекулярной и клеточной биологии. Большинство анимированных процессов были результатом работы Алана Виля. Алан Виль является заместителем директора по работе со студентами в Гарвардском университете. Над роликом работали в течение 14 месяцев, результатом этой работы стали 8,5 минут анимации. Широкой публике ролик был впервые показан на конференции SIGGRAPH(short for Special Interest Group on GRAPHics and Interactive Techniques) 2006 в Бостоне.


Полная 8-ми минутная версия ролика.



Дэвид Болинский (Гарвардский факультет молекулярной и клеточной биологии)

Джон Леблер (студия XVIVO)

Представляют анимационный фильм "Внутренняя жизнь клетки"

Кровеносный сосуд, по которому очень быстро проносятся эритроциты...

Лейкоцит "катится" по эндотелию сосуда...

Поверхности лейкоцита и клеток кровеносного сосуда сосуда соприкасаются в точках между молекулами адгезии:

P-селектином со стороны эндотелия и L-селектином со стороны лейкоцита.

Лейкоциты, влекомые кровяным потоком, прикасаются и катятся по эндотелиальным клеткам благодаря тому, что существующие "сцепления" раскрепляются в тот момент, когда создаются новые.

Селектины - кальций-содержащие углеводородные белки.

"Сцепления" возможны благодаря тому, что селектины покрывают поверхности обоих клеток.

Мы внутри клетки и видим липидный плот, "плывущий" по липидному бислою клеточной мембраны.

Плот представляет собой передвижные области внутри мембраны, более плотные и твердые, нежели остальная часть поверхности мембраны из-за расположенных в них различных молекул жиров, белков и холестерола.

Выделенный хемокин связывается с гепарансульфатпротеогликаном, присутствующем в 7 трансмембранных рецепторах лейкоцита.

Связывание стимулирует лейкоцит и запускает  внутриклеточный каскад сигнальных реакций.

На внутренней поверхности мембраны, там, где снаружи клетки "сцепились" рецепторами, сейчас собираются сигнальные молекулы.

Они передадут сигнал о том, что лейкоцит вступил в контакт с эндотелием, дальше - вглубь клетки.

Эта связь протеинов критически необходима для передачи сигнала через мембрану.

Тетрамер из спектрина покрывает внутреннюю сторону мембранного бислоя, образуя распределенную шестугольную сеть, которая поддерживает развитие мембраны и белкового обмена.

Цитоплазма клетки распределена среди вязкоэластичной сети цитоскелетной решетки,

включающей микрофиламенты, микротрубочки и промежуточные филаменты.

Мы видим актиновые филаменты 3-6нм молекулы, построенные в основном из актина - одного из самых распространенных белков к клетке.

Актиновая сеть очень динамичная структура.

Она постоянно полимеризируется и деполимеризуется.

Разделительный белок прикрепляется к актиновому филаменту, который быстро распадается на мельчайшие фрагменты.

Фрагменты разлагаются на составляющие или собираются в новый филамент.

Сбор микротрубочки из множества линейных полимеров глобулярного белка тубулина.

Микротрубочки играют роль поддержки формы клетки и тянуться через всю цитоплазму.

Микротрубочки представляют путь, по которому эндосоматические "грузовые" пузырьки путешествует от и к мембране.

По трубочкам, расходящихся лучами от центриоли, пузырек тащит двигательный белок - кинезин.

Внутриклеточные органеллы, так какие как, например, митохондрия свободно перемещаются по цитоскелету микротрубочек.

Все микротрубочки берут начало в центросоме.

Центросома - отдельная структура, содержащая две центриоли и расположенная рядом с клеточным ядром.

Поверхность клеточного ядра с разбросанными по нему комплексами пор.

Несколько молекул матричной РНК с присоединенными белками выходят через поры и соединяются в кольца.

Затем на мРНК происходит вычисление стартового кодона.

И рибосомой создается новая полипетитдная/белковая цепочка.

Часть белков будет находиться в цитозоле.

Другая часть белков соединяется со специальными белками цитозоли и движется к митохондрии или другим органеллам.

Другой вариант синтеза белка через поры, образованные белком-транслокатором на поверхности эндоплазматического ретикулума. Сгенерированные рибосомами белки упаковываются

в образующиеся вокруг них мембранные пузырьки.

Пузырьки отшнуровываются от ЭР... ...и перемещаются по микротрубочками к комплексу Гольджи. Гликолизация белков, начатая в ЭР, завершается в комплексе Гольджи. Так, в цистернах комплекса Гольджи "дозревают" белки предназначенные для секреции, трансмембранные белки плазматической мембраны, белки лизосом и т. д. В конце концов от противоположного конца Гольджи отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки.

Пузырек тащит белки от Гольджи к мембране клетки. Когда пузырек соединяется с мембраной,

белки внутри пузырька выделяются,

А белки, прикрепленные к поверхности пузырька, рассредотачиваются по мембране.

Хемокин,выделенный эндотелиальными клетками, связывается с рецепторами мембраны.

Это связывание служит причиной конформационного изменения в некоторых частях рецептора и побочной активации G-протеина. Активация G-протеина запускает каскад активаций протеина,

который в свою очередь приводит к активации интегрина на липидных плотах.

Происходит изменение доматической структуры под действием интегрина.

Это позволяет интегрину взаимодействовать с I-CAM-белками на поверхности клетки.

Такое сильное взаимодействие немеделенно останавливает лейкоцит.

Следующие сигнальные события заставляют лейкоцит глубоко изменить цитоскелет.

Изменение приводит к расширению лейкоцита в плоский "блин".

"Блин" лейкоцита внедряется между двумя клетками сосуда И лейкоцит проходит через стенки сосуда к воспаленным тканям.

Яндекс.Метрика