Меню Закрыть

Реснички классика и 3д: Разница при наращивании ресниц: классическое, 2д и 3д

Содержание

Отличие 2D- от 3D-наращивания ресниц

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Суть наращивания ресниц
  • Виды наращивания ресниц
  • 10 этапов наращивания
  • Особенности ресниц 2D
  • Описание ресниц 3D
  • Отличие 2D- от 3D-наращивания ресниц
  • Плюсы и минусы процедур 2D- и 3D-наращивания

Решившись на процедуру наращивания, каждая женщина стремится получить максимальный результат – длинные, густые и шелковистые ресницы. В салоне красоты многие просят сделать длинные и толстые реснички, но потом через 2-3 дня из-за неудобства и тяжести приходят с просьбой переклеить более короткие ворсинки.

Как выбрать ресницы для наращивания, чтобы сразу получить видимый для себя результат, но незаметный для окружающих, которые будут думать, что ими вас наградила природа? Во-первых, нужно понять, что существуют разные техники, материалы, схемы и объем.

В этой статье рассмотрим отличие 2D- от 3D-наращивания ресниц.


Суть наращивания ресниц


Наращивание ресниц – это весьма однообразный, трудоемкий и требующий сосредоточенности труд. Суть его – приклеивание искусственных волосков между натуральными. Наращивание Нижние ресницы наращивают достаточно редко, популярностью пользуется наращивание ресниц верхнего века.

С помощью наращивания можно изменить такие параметры, как толщина и длина ресниц, изгиб и даже цвет. Причем естественный их вид не страдает, появляется возможность добавить красок в свой вечерний макияж.


Все эти параметры подбираются индивидуально в зависимости от потребности клиента, но стоит обратить внимание на анатомическое строение глаз и состояние природных ресничек.

Данная процедура абсолютно безопасна и характеризуется довольно длительным эффектом, но только в случае, если выполнял ее высококвалифицированный мастер с применением качественных материалов.

Помните, что не менее важен последующий уход за ресничками. Мастер может быть спокоен, что клиент будет доволен проделанной работой долгое время, если будут соблюдены все правила.

В среднем, искусственные ресницы носят от 15 до 30 дней. За это время происходит замена большинства своих ворсинок – они отрастают, входят в фазу обновления и выпадают. Девушке остается выбрать: нарастить реснички заново, сделать коррекцию либо снять их.


Виды наращивания ресниц

Выделяют два основных метода:

  1. Традиционный. Технология заключается в следующем: пучок из нескольких волосков приклеиваются к основанию природных ресниц.
  2. Японский. Это более кропотливый способ, при котором каждая искусственная ресничка приклеивается к естественной.

Среди типов наращивания ресниц можно выделить:

  • Неполный объем. Когда волоски прикрепляются через определенное расстояние или исключительно по уголкам глаз.
  • Полный объем. В этом случае производится полное заполнение ресничного ряда. Сохраняется естественность взгляда.
  • ЗD-объем. Тот случай, когда искусственные волоски прикрепляются к одному натуральному в несколько рядов. Такой прием дарит богатый объем.

10 этапов наращивания

1. Подготовка. Непременно удалите всю декоративную косметику с глаз, применив мицеллярную воду либо любую подходящую вам пенку для снятия макияжа.

2. Изолирование нижних ресниц и века.

Для этого применяйте специальные подушечки. Начинающему мастеру посоветуем использовать плотные патчи.


3. Обезжиривание. Прежде чем фиксировать волоски с помощью клея, веко нужно предварительно обезжирить.

4. Праймер. С его помощью происходит глубокое очищение волосков, раскрывается кутикула, сцепка становится крепкой. Удобно применять микробраши, которые позволяют значительно экономить расход препарата.

Рекомендуем к прочтению:

5. Раскладка. На специальном планшете раскладываются нужные по размеру реснички.

6. Работу можно разделить на два варианта, в зависимости от способа приклеивания:

  • мастер наращивает волоски рядом друг с другом;
  • наращивание ресниц имеет нелогичный, хаотичный порядок.

7. Проверка приклеенных ресничек.

8. Хотите, чтобы ресницы радовали как можно дольше – применяйте специальный закрепитель. Наносить его необходимо на прикорневую зону в небольшом количестве. Образовавшаяся пленка будет держаться на волосках до трех дней.

12 студий по всей Москве, в Санкт-Петербурге, Нижнем Новогороде и Туле

223 мастера на любой вкус

Качественное обслуживание с гарантией 7 дней

Регулярные акции и подарки для клиентов

Забронировать скидку 25%

9. Расчесывание. Нашим новым ресничкам требуется задать верное направление – причешите их. Если необходим дополнительный объем, используйте силиконовую щетку, если речь идет о классическом наращивании – достаточно простой нейлоновой щеточки.

10. Снятие патчей: в очередной раз все тщательно проверяется, и клиент открывает глаза.


Особенности ресниц 2D

Женщины с пушистыми ресницами – эталон красоты. Благо, сегодня на помощь девушкам приходит масса всевозможных мастеров, которые могут поправить все несовершенства в облике. Представительницы прекрасного пола смело доверяют свою красоту лэшмейкерам, которые добавляют взгляду выразительности. Большинство девушек давно знакомы с термином поресничного наращивания, а вот такое понятие как 2D, или двойной объем, таит много неизвестного и тем самым вызывает множество вопросов по наращиванию ресниц. В чем же отличие классики от 2D и 3D?


Суть технологии 2D заключается в приклеивании к одной родной ресничке двух искусственных, кончики которых направляются в разные стороны.

Такая система позволяет добавить выразительности взгляду, густота волосков повышается вдвое. Эта процедура дает возможность сохранить натуральность по желанию клиентки.

Преимущества:

  • удобство ношения;
  • длительный результат;
  • дополнительная возможность украсить свой образ: возможен декор стразами, перьями, цветными волокнами;
  • естественный объем и яркий акцент на взгляд;
  • в случае необходимости и невозможности решения вопроса другим способом – это лучший способ добавить густоты родным ресницам.

Описание ресниц 3D

Главной особенностью такого наращивания является накладывание на одну родную ресничку трех искусственных волосков. Причем изгиб, окрас и длина ворсинки меняются поочередно в каждом пучке.


Эффект 3D позволяет сохранить натуральность ресниц, несмотря на то, что многие представительницы прекрасного пола считают такую технологию слишком вычурной.

Однако тут все зависит именно от пожеланий клиентки и выбранной ею технологии приклеивания искусственных волокон. Если у вас редкие и тонкие реснички – это лучший метод придать им объем, сделать взгляд наиболее выразительным.

Достоинства:

  • искусственные волокна невесомы, они не добавляют тяжести векам;
  • испытываете комфорт во время носки;
  • благодаря разным способам крепления волосков возможна корректировка формы глаз;
  • не нужно тратить длительное время на макияж;
  • можно регулировать глубину взгляда благодаря возможности применения волосков разных тонов;
  • использование гипоаллергенного клеевого материала при проведении 3D-наращивания сводит к минимуму такие побочные эффекты, как слезоточивость, зуд и аллергия.


Работа, выполненная в нашей студии «Анна Ключко». Записаться на наращивание ресниц

Конечно, есть и недостатки. Их не так много у данных процедур, но обойти их стороной будет неправильно:

  • если у вас тонкие, ломкие реснички, не рискуйте – есть риск ускорения выпадения родных волосков под тяжестью искусственных ворсинок;
  • если вы носите контактные линзы – не исключена возможность излишнего контакта с пальцами;
  • следите за составом косметических средств;
  • искусственные реснички боятся косметики на основе масел.

Порой, когда клиентке нужен эффект «кукольных» ресниц, мастера прибегают к наклеиванию более трех волосков на одну родную ресничку. Помните, этот вариант подходит только для недолговременной носки, высокое давление на корень может его повредить. Если вы хотите иметь максимально естественные пышные реснички, выбирайте наращивание ресниц 3D с натуральным эффектом.


Отличие 2D- от 3D-наращивания ресниц

В чем же отличие классики, 2D- и 3D-наращивания ресниц? Главное отличие – стоимость услуг. За наращивание по технологии 3D придется заплатить больше. Отчего же, спросите вы. Чтобы найти ответ на этот вопрос, нужно более подробно вникнуть в суть процедуры 2D-наращивания ресниц.


Выделим две основные техники:

  1. Пучковая. Это наиболее простой и дешевый способ. Густота ресниц формируется благодаря приклеиванию готовых пучков из двух искусственных ресничек к одной родной. При должном уходе такие ворсинки потребуют коррекции не раньше чем через 2-3 недели с момента проведения процедуры. Выпадая, пучки портят весь визуальный эффект. Не медлите, записывайтесь на коррекцию к своему мастеру.
  2. Японская поресничная. В данном случае мастер применяет более дорогие и качественные материалы – шелковые волокна, материалы из норки. Им не страшны даже самые агрессивные воздействия. В этом случае лэшмейкер поочередно наклеивает по одной ресничке к каждой естественной. Длительность процедуры составляет около двух часов. Этот метод требует определенной сноровки и профессионализма. Доверьтесь профессионалу. Примерно через месяц вам будет назначена корректировка.

Проведение наращивания ресниц по 3D-технологии требует ювелирной точности, поскольку на одну естественную ворсинку нужно наклеить несколько искусственных. Он должен уследить за всем – за направлением, расположением, длиной. Данная процедура подразумевает использование качественных материалов из микрополиэстера, характеризующихся незначительным весом (невесомостью), эластичностью и износостойкостью.

Отличия наращивания ресниц 2D и 3D в необходимом количестве приклеиваемых искусственных ресничек и их толщине. В 3D-технике применяются ультратонкие ворсинки. Их размер – 0,05–0,07 мм. Для 2D-наращивания используют волоски толщиной 0,1–0,07 мм.

Разница между 2D- и 3D-наращиваемыми ресничками практически незаметна. Тут все зависит от качества природных волосков. У каждого от природы своя длина и густота.

Например, если у вас пушистые от рождения реснички, то вам больше подойдет 2D-наращивание, в то время как 3D-техника будет смотреться не очень эффектно на коротких и довольно редких родных ресничках.

Если перед вами стоит вопрос выбора одного из перечисленных вариантов наращивания ресниц, важно определить проблему, которую вы хотите решить с их помощью. Если у вас родные ресницы средней густоты и вам хочется получить наиболее естественный эффект – отдайте предпочтение двойному объему. Захотелось «кукольного» эффекта – выбирайте 3D.


Плюсы и минусы процедур 2D- и 3D-наращивания

Как мы уже говорили, заметить отличия наращивания ресниц в 2D- и 3D-технике по фото практически невозможно.

Основное отличие – в количестве вклеиваемых волосков и их толщины. Давайте определим плюсы и минусы применения таких типов наращивания.


Положительные моменты процедуры:

  • Существенная экономия времени на макияж.
  • Корректировке поддается не только форма глаз, но и незначительные недостатки.
  • Взгляд обретает большую выразительность, естественность, которой не добиться применением туши, причем любого качества.

Отрицательные моменты:

  • Спать на животе лицом вниз нельзя.
  • Требуется своевременная корректировка для поддержания эффекта.
  • Постоянная носка искусственных ресниц может ослабить естественные.

Сегодня мы постарались максимально развернуто рассказать вам о процедурах 2D- и 3D-наращивания, осветить особенности каждого способа. Если вы приняли решение нарастить ресницы, подойдите со всей ответственностью к выбору мастера, которому сможете доверить свои глаза. Только профессионал проведет процедуру таким образом, что результат будет радовать вас долгое время.

 

3d наращивание ресниц в Москве.

141 лучший мастер и салон красоты.

Полезная информация о 3D наращивании ресниц

ЭФФЕКТ 3D Lashes

Наращивание ресниц 3D сегодня предпочитают многие звезды Голливуда, особенно часто взгляд из-под пушистых ресниц можно встретить на красных ковровых дорожках и в рекламных роликах туши.

Мастер с хорошей репутацией, владеющий современными технологиями красоты, сегодня без труда придаст взгляду должную выразительность и глубину. Эта процедура весьма доступна. Для наращивания ресниц 3D сегодня применяют синтетические, гипоаллергенные материалы — моноволокна, внешне идентичные своим ресницам. Качественные волоски мягкие, легкие, эластичные. Поэтому поресничное наращивание выглядит эффектно, стильно и при этом очень естественно.

ЭТАПЫ ПРОЦЕДУРЫ

3D Lashes-наращивание — процедура, которую стоит доверить мастеру с опытом. К своим ресничкам искусственные моноволокна очень аккуратно крепятся пинцетом как можно ближе к корням. В качестве фиксатора чаще всего используют прозрачную эластичную смолу без запаха.

Длина искусственных волосков может очень сильно варьироваться от 6 до 22 мм. Самых ходовые размеры — 6, 8, 10 мм. Толщина тоже может быть полярно разной. Самая востребованная — 0,15 мм. Эффект при такой оптимальной толщине легкий и естественный. Процедура наращивания ресниц 3D занимает в среднем от 1,5 до 2 часов.

   

«НОРКА», «ШЁЛК» или «СОБОЛЬ»

В профессиональной среде это условные термины, не имеющие ничего общего с шерстью животных, ведь искусственные реснички, как мы знаем, делают исключительно из синтетических моноволокон. Однако, так мастерам легче ориентироваться в типах и свойствах материалов.

«Норка» — это условная категория ресничек, очень легких и тонких. Они мягкие, блестящие и практически не отличимы от натуральных. Чаще всего для наращивания ресниц 3D используют именно норку. «Шелк» — это реснички средней толщины, а «соболь» — самые толстые. Они практически не применяются при технологии 3D Lashes.

ЭФФЕКТЫ НАРАЩИВАНИЯ РЕСНИЦ 3D

Существует множество техник по наращиванию ресниц 3D. Отличаются они по готовому результату и эффекту, который обеспечивает процедура:

  • «натуральный» или естественный эффект — это когда к своим ресничкам наращиваются дополнительные волоски, одинаковые со своими по толщине и длине;
  • «кошачий взгляд» — это когда взгляду придается форма вытянутого взгляда, реснички при этом наращиваются от внутреннего угла века поэтапно, с каждым новым продвижение увеличивается длина волосков;
  • «округляющий эффект» — обыгрываются две длины ресниц — по центру располагаются волоски на один размер длиннее, а по бокам, соответственно, короче;
  • «удлиняющий эффект» — на веко накладываются волоски разной длины с постепенным переходом;
  • «беличий эффект» — при наращивании используются реснички максимально разной длины;
  • «эффект разряженный» — когда реснички накладываются на определенном расстоянии друг от друга;
  • «эффект мультиколор» — подойдет больше экстравагантным леди, привыкшим к экспериментам. Эффект создается за счет разных оттенков искусственных волосков. Сочетания могут быть самыми невероятными и зависят только от фантазии мастера и клиента.

Также бывает несколько видов изгиба ресниц. В лидерах — средний тип. Он подходит к любой форме глаз и создает впечатление максимально натурального эффекта. Существует также максимальный и практически незаметный изгибы.

ВАЖНО ПОМНИТЬ:

  • при нарощенных ресницах нельзя пользоваться косметическими маслами, это может спровоцировать преждевременную отслойку искусственных волосков;
  • желательно избегать частых посещений в бассейн, баню и сауну;
  • нужно быть аккуратным в уходе за новыми ресничками — щадяще вытирать полотенцем, не растирать глаза и т.д.
  • необходимо делать регулярную коррекцию — не реже 1 раза в 3 месяца (при обычном наращивании — 1 раз в 1,5 месяца), а также регулярные перерывы — не реже одного раза в год;

  

При правильной технике процедура наращивания ресниц 3D не имеет противопоказаний и подходит даже тем, кто страдает аллергией на тушь, носит линзы и очки. Наращивание 3D Lashes безболезненно и безопасно.

Если Вы решили нарастить ресницы, запишитесь к любому мастеру МойПрофи, чьи работы показались вам интересными, прямо сейчас онлайн на нашем сайте.

специфические особенности проведения процедуры и эффект

Обратившись к лашмейкеру для совершенствования облика, вы можете рассчитывать на несколько видов наращивания ресниц. Это классическое поресничное наращивание, 2D, 3D и голливудский объем. В чем разница между этими видами наращивания ресниц? 3D, 2D — что это значит для обывателей, а не профессионалов лашмейкинга, и какой вариант лучше всего выбрать, чтобы выглядеть неотразимо? Кроме того, важно не испортить ресницы искусственным материалом. Не повредит ли 3D-объем красоте глаз после снятия искусственных ресничек? Обсудим эту тему в данном посте.

От классики к 3D

Если вернуться к истокам наращивания ресниц, то первый способ, который освоили мастера, было пучковое наращивание. Именно на пучковом наращивании зиждется обучение наращиванию ресниц 3D. Еще 10 лет назад не было профессиональных лашмейкеров, и искусственные материалы крепились к собственным перед каким-либо событием или фотосессией.

От такого образа требовалась эффектность, а не долгое ношение – ресницы снимались сразу после мероприятия. Однако в то же время было замечено, что если не снимать искусственные ресницы, то их можно носить больше одного дня.

Как происходило наращивание?

Брался уже готовый сформированный пучок искусственных ресниц, и при помощи клея он цеплялся к нескольким собственным ресничкам клиентки у основания сверху. Такой способ не очень хорош, так как создает ненужное давление на собственные ресницы, носится не очень долго (1-2 недели, если нет взаимодействия с водой или другими растворителями), а если хотя бы один пучок отвалится раньше прочих, то веко будет смотреться так, словно на нем имеется «залысина».

Со временем такой способ эволюционировал в другую технологию ресничного наращивания, то есть крепилось по искусственной заготовке на настоящую. Мастера, которые решили заниматься наращиванием ресниц, стали называться лэшмейкерами. Наращивание ресниц стало своеобразной профессией. Желающих приобрести длинные ресницы на месяц — полтора стало много, особенно в крупных городах. Ведь здесь эффектная внешность имеет большое значение.

Чтобы понять, чем отличается 2D от 3D-наращивания ресниц, нужно вначале разобраться, что представляет собой классическое поресничное наращивание, так как именно оно стало стартом для появлений новых веяний в лашмейкинге.

Ресничка к ресничке

В любом направлении искусства, моды или макияжа есть так называемая классика. Это то, что всегда будет оставаться в тренде и уместным в любом случае. Если брать моду, то это маленькое черное платье, классические остроносые туфли на шпильке. Если говорить о макияже, то, как бы ни менялись эпохи и тенденции, классическими будут считаться черные стрелки и помада уместного оттенка.

Вернемся к теме наращивания ресниц. Поресничное наращивание является классикой. Происходит это процедура следующим образом. К каждой ресничке клиентки специальным клеем крепится дополнительная ресничка, состоящая из синтетического волокна или меха животного.

Эффект получается очень аккуратным, и у окружающих не будет складываться ощущения неестественности или кукольности. Именно поэтому поресничное наращивание считается классическим, ему обучают начинающего лэшмейкера. Последующие веяния моды наращивания ресниц, такие как 2D и 3D, в любом случае базируются на поресничном наращивании. Если вы зададитесь целью стать лашмейкером, именно с него начнется ваше обучение этой современной профессии.

Основное отличие

Со временем классика стала казаться скучной мастерам, к тому же недостаточно эффектной для некоторых событий. Лашмейкеры решили поэкспериментировать с объемом и сделать его больше. На английский слово объем переводится как dimension, а потому 2D это значит двойной объем, а 3D это, соответственно, тройной.

Впрочем, на 2 и 3 объемах мастера не остановились — вам могут предложить 4-, 5- и 6-объемное наращивание. Правда, по каким технологиям выполняется такая процедура — вопрос спорный. Выполнить наращивание 6 искусственных ресниц на одну собственную невозможно чисто технически.

В чем состоит суть объемного наращивания?

Если в поресничном наращивании к каждой собственной крепится одна искусственная, то в 2D к каждой реснице клеится две заготовки, соответственно, тройной объем предполагает прикрепление трех ресничек. Если говорить о наращивание ресниц 2D и 3D, разница заключается только в этом.

Ресницы, наращенные таким образом, выглядят шикарно, но неестественно. Если при поресничном наращивании сторонний наблюдатель может решить, что девушку просто наградила природа такими потрясающими ресницами, то двойной и тройной объем такой интриги не создают.

Вред, который несет наращивание ресниц: классика и 2D

И 3D, и 2D отличаются от классического наращивания тем, что меньше вредят собственным ресницам. Почему? Понятное дело, что дополнительный вес искусственных волокон ослабляет силу собственных ресниц, а иногда и обламывает их. После снятия собственные выглядят более редкими и короткими, чем до наращивания.

При объемной технике можно делать наращивание через одну ресницу. За счет того, что их много, то можно пропускать собственные ресницы клиента через одну или две. Такое наращивание более полезно для ресниц и их красоты впоследствии.

Впрочем, мастера утверждают, что даже если наклеивать по 2-3 ресницы на каждую собственную ресницу правильным образом, не утяжеляя клеем, то большого вреда ресницам не будет нанесено.

Какие выбрать ресницы? Качество материала

Наращивание 3D-ресниц, эффект от которых сопоставим с кукольным, требует тщательного выбора материалов. Первый вопрос, который задают себе начинающие лешмейкеры – это, какие ресницы нужно приобрести для работы?

Отечественный рынок предлагает нам синтетический волокна, то есть из тончайшего пластика, и натуральные — чаще всего из меха норки или шелковые. Последние отличаются не только приятной текстурой, но и более натуральным внешним видом. Именно наращенные норковые ресницы впервые «вынесла» на суд зрителей актриса Дженнифер Лопес в 2005 году.

Впрочем, цена на натуральные выше, чем на искусственные, примерно в 10-15 раз. Конечно, расход продукта совершенно небольшой, но стоит ли платить больше?

Прежде всего, имейте в виду, что наращивание ресниц в 3D-объеме, требует, прежде всего, тонкости от ресничек и маленькой плотности. Мех норки более толстый, чем специально созданные реснички. Вторая причина, по которой стоит выбрать искусственный продукт, заключается в том, что на натуральный мех норки у девушек может быть аллергия, в отличие от искусственных, которые производятся гипоаллергенными.

Толщина ресниц для 3д-наращивания

Задача лэшмейкера состоит в создании объемного наращивания таким образом, чтобы не утяжелять веки клиента, а кроме того, чтобы реснички свободно прочесывались в любом направлении. По этой причине для наращивания ресниц 3D lashes нужно выбирать минимальную плотность материала. То есть синтетический материал должен быть как можно более тонким. Мастера советуют выбирать 0,07 по плотности для 3D и 0,1-0,15 для 2D-наращивания. Такие ресницы являются очень легкими и не портят собственные.

Важно: чего боятся наращенные ресницы

Итак, вы вышли из салона, обзаведясь красивыми длинными ресничками, наращенными в технике 3D. Прежде чем вернуться к традиционному для вас опыту в жизни, ознакомьтесь внимательно с тем, чего искусственные волокна боятся, как огня. Согласитесь, не рационально отдать приличную сумму, выдержать процедуру в течение 2-3 часов, а потом лишится всего этого великолепия за день-два.

При правильном ношении ресниц можно продлить срок «эксплуатации» до полутора месяцев. В то же время если нарушать элементарные правила, то можно за ночь потерять до 50% ресниц. Первое, что нужно помнить — это то, что искусственные ресницы, а в частности клей, которым они крепятся, боится масла и любых растворов, маслосодержащих. Таким образом, нужно отказаться от любых средств макияжа или для его снятия, содержащих этот ингредиент.

Не спать лицом в подушку!

Ресницы, приклеенные специальным клеем, держатся довольно крепко. Однако проведя ночь, уткнувшись в пуховую перину лицом, на утро вы можете обнаружить, что большая часть ресничек отвалилась.

Второе, о чем стоит беспокоиться, если у вас наращенные ресницы — это о том, что не стоит посещать бани и сауны. Горячий пар и высокие температуры разрушают молекулярную связь клея.

Боятся ли ресницы воды? Нет, вы можете аккуратно умываться водой обычной или мицеллярной – искусственное великолепие не отвалится. Однако не стоит плакать, так как соль также действует на клей разрушительно. По этой же причине не стоит нырять с головой в море или в другой водоем. Это позволит вам оставаться красивой еще долгое время.

Ресницы 3д и 2д — как выглядят и разница между объемами

При выполнении искусственного увеличения объема ресниц верхнего подвижного века рекомендуется уделить внимание, чем отличается наращивание ресниц классика и 2д и 3д, чтобы сделать необычную технологию, которая подчеркнет взгляд клиента и преобразит его внешность. Однако предварительно учитывайте особенности способа, чтобы получить положительный итог.

Как выглядят ресницы 2Д и 3Д

2д и 3д способ наращивания ресничек используется не часто, однако смотрится результат работы косметолога аккуратно, эффектно подчеркивает взгляд девушки.

Как выглядят ресницы 2д и 3д можно предположить, если сравнить способ с классическим вариантом. Однако делается другой объем ресничек. Основное отличие 2д от 3д ресницы в количестве добавляемых искусственных нитей. В первом варианте косметолог дополняет чувствительную поверхность века по две дополнительные реснички на каждую волосяную фолликулу, а во втором – по две.

Смотрятся оба способа эффектно, так как делается двойное или тройное увеличение прежнего объема волосяного слоя века, поэтому часто делают методику в качестве замены макияжа для торжественного случая или разового мероприятия. Но оба варианта не всегда становятся альтернативой для клиента, поэтому желательно перед посещением центра посмотреть фотографии предыдущих работ специалиста. Так вы сможете предвидеть возможный вариант способа.

Нарощенные ресницы 2д и 3д выглядят эффектно только при грамотном оказании косметической услуги, поэтому предварительно уделите внимание выбору косметологии, мастера, который будет делать процедуру.

Особенности 2д

При оказании косметической услуги стоит учитывать характерные черты техники, чтобы получить положительный итог после посещения салона. Так вы предотвратите негативные последствия при неграмотном выполнении процедуры в центре.

Особенностей у двойного объема волосяного слоя не много, однако, предварительно рекомендуется учитывать их:

  1. Двойную стилистику выполнять стоит поресничным способом, так как пучки, состоящие из двух искусственных ресниц, выглядят нелепо, часто – неуместно на веке клиента. Будьте аккуратны при решении проводить работу в пучковом варианте.
  2. При носке результата дополнительная растительность не составляет нагрузки чувствительной поверхности века, поэтому удобна клиенту во время сохранения эффекта.
  3. Подходит для ослабленных ресничек, так как двойной объем растительности глаза не опасен для кожи глаза особенно, при использовании облегченных дополнительных ресничек.
  4. Делать можно до трех раз подряд, так как методика не сильно повреждает естественные волоски глаза клиента.

Разница 2d и 3d нарощенных ресниц во многом отличается, поэтому заранее стоит учесть разницу технологий, чтобы получить положительный итог после оказания косметической услуги. Для этого можно предварительно посоветоваться со специалистом, чтобы предотвратить побочные эффекты после посещения салона.

Особенности 3д

Характерные черты наращивания искусственных нитей, разница и отличие объема ресниц 2д и 3д, — важный параметр, который предварительно стоит узнавать, предполагать. Так вы выберите способ, который быстро преобразит вашу внешность, подчеркнет взгляд дополнительным объемом.

У тройного наращивания волосков есть многие характерные черты, которые составляют разницу косметических процедур:

  1. Быстрота схода результата. Часто стилистика достаточно быстро сходит с чувствительной поверхности глаза клиента, из-за чего не желательно делать способ, если вы хотите длительного сохранения работы.
  2. Подходит способ для получения эффектного визуального результата, что способствует эффектному выделению взгляда девушки, преображению ее прежнего образа.
  3. Не всегда стилистика удобна в носке, потому что пышные реснички часто соприкасаются со внешним подвижном веком, из-за чего они могут быть неудобны для девушки, или визуально немного закрывать глаз клиента. Смотрится это неаккуратно, неестественно.
  4. Достичь после посещения косметического центра можно эффектной стилистики, так как можно использовать пучковый метод наращивания, или нестандартное распределение волосков по веку. Это обеспечит необычные разновидности наращивания, чтобы выполнить интересную визуальную технику.

Учитывайте особенности технологии, чтобы смотрелся результат аккуратно, подходил по особенностям внешности клиента.

Разницу, чем отличается наращивание ресниц 2д от 3д, составляют характерные свойства косметической процедуры. Чтобы выбрать вариант для выполнения нарощенных ресничек, учитывайте особенности способа предварительно.

Что выбрать

Чтобы выбрать способ для технологии дополнения чувствительного века волосками, используйте разницу, отличия ресниц 2д и 3д. Так вы предотвратите негативные последствия при неграмотном выполнении косметической процедуры.

Чтобы подобрать методику для получения положительного итога, учитывайте изначальные предпочтения:

  1. Чтобы получить визуально эффектный результат, который подойдет в качестве замены макияжа для торжественного случая или мероприятия, рекомендуется применять тройную технику. Однако учитывайте, что сложный, необычный результат достаточно быстро сходит.
  2. Если вы хотите добиться максимально естественного итога, рекомендуется выбрать двойную густоту искусственных нитей, она не сильно изменяет прежний вариант ресничек, зато позволяет девушке не позволяет декоративной косметикой. Используется результат для повседневной носки, поэтому часто сохраняется он до полутора месяцев.

Уделите внимание выбору наращивания ресниц 3d и 2d, чтобы предотвратить побочные эффекты при несовпадении ожиданий от процедуры, результата, полученного после посещения косметологии.

Какие ресницы используются

При проведении разной технологии наращивания дополнительных волос, рекомендуется предварительно уделить внимание качеству нитей, чтобы они смотрелись на веке естественно и долго держались на нем.

При сравнении ресниц 2д и 3д этот параметр стоит учитывать, чтобы предотвратить неаккуратный визуальный результата, образующийся после оказания косметической услуги. У способов есть отличия, которые после выполнения процедуры женщиной сказываются на итоге.

Всего обычно используется три варианта расходных материалов, из которых делаются ресницы, составляющие разницу методов:

  1. Искусственные волокна. С ними достаточно удобно ходить при повседневной носке, так как они не подвергаются воздействию негативных внешних факторов, поэтому обычно используется материал для 3д увеличения волосяного слоя глаза, поэтому в этом состоит разница с 3d вариантом.
  2. Норка. Из норки часто делают дополнительные волоски. Они достаточно удобны при носке, поэтому используются в 3д или в 2д наращивании. Наращивание ресниц 2д и 3д распространено при проведении с норкой, в чем нет разницы. А реснички из норки имеют матовый отблеск, который изящно подчеркивает внешность клиента, из-за чего часто используется расходный материал для проведения процедуры в центре.
  3. Шелк. Шелк – самый легкий материал, однако он достаточно подвержен воздействию агрессивных факторов. Не стоит использовать шелковые волоски для тройного объема, так как большое количество волосков будет повреждать визуальный итог. Зато при добавлении результата в двойной способ увеличения объема растительности. Шелковые искусственные нити имеют эффектный глянец, блеск освежает внешность девушки, поэтому рекомендуется делать метод независимо от возраста, состояния кожи лица женщины.

Перед оказанием услуги в салоне, рекомендуется обратить внимание на расходные материалы, используемые мастером. Так вы сможете предотвратить негативные последствия при использовании товаров низкого качества, что может привести к образованию аллергической реакции или других отражений на состоянии здоровья женщины.

Выводы

Разница 3д и 2д способа наращивания ресниц – важный параметр, которому предварительно стоит уделить внимание. Так вы сможете получить положительный итог, который подойдет вам относительно особенностям внешности и строения лица. Однако для этого рекомендуется уточнять характерные черты технологии, чтобы выглядел готовый вариант аккуратно, подходит клиенту.

Новая фибриллярная структура в компартменте инверсина первичных ресничек, обнаруженная с помощью трехмерной микроскопии сверхразрешения одиночных молекул

РИСУНОК 1:

INVS, ANKS6, NEK8 и NPHP3 совместно локализуются в INVc. (A) Субклеточная локализация…

РИСУНОК 1:

INVS, ANKS6, NEK8 и NPHP3 совместно локализуются в INVc. (A) Субклеточная локализация INVc в конфлюэнтных, лишенных сыворотки клетках WT RPE1.Эндогенный INVS (зеленый) был обнаружен с помощью IF с поликлональным первичным анти-INVS антителом и вторичным антителом, конъюгированным с AF488, измеренным с помощью DLM. Ядра клеток («Nuc.») Были помечены DAPI (показаны серым). Реснички были обнаружены с помощью IF-мечения ацетилированного тубулина в аксонеме ресничек (AcTub, вторичный AF647, синий) и CEP170 в базальном теле (вторичный AF568, красный). Объединенное изображение вставки (пурпурная рамка) содержит только каналы INVS, AcTub и CEP170. Схема клетки RPE1 (вверху слева, не в масштабе) иллюстрирует расположение реснички относительно ядра в типичной клетке RPE1, а также расположение реснички относительно покровного стекла и объектива микроскопа («Оптика» ).Большинство ресничек RPE1 расположены примерно параллельно покровному стеклу, как показано. (B, C) DLM-изображения ресничек с INVcs, обнаруженные по флуоресценции. Для каждого белка INVc (pINVc) реснички из шести отдельных клеток были ориентированы базальным телом вниз, верхушкой ресничек вверх, выровнены бок о бок. (B, две верхние панели) DLM-изображения ресничек в клетках WT RPE1, стабильно экспрессирующих GFP-NEK8 или GFP-INVS. GFP детектировали непосредственно по флуоресценции белка GFP. Сигнал GFP показан зеленым и смещен на 600 нм вправо от маркеров ресничек, которые были обнаружены IF: ARL13B (вторичный AF647, синий) и CEP170 (вторичный AF568, красный).(B, нижняя панель) Схема, иллюстрирующая окраску и относительное расположение флуоресцентных маркеров, показанных на изображениях в B и C. (C) DLM ресничек WT RPE1 с компартментами inversin, обнаруженными с помощью IF с первичными антителами к эндогенным белкам INVc (pINVc): anti-INVS, anti-ANKS6 или anti-NPHP3, все выявляются вторичными антителами AF488 и все показаны здесь зеленым цветом, смещены на 600 нм вправо от аксонемы (AcTub, вторичный AF647, синий) и базального тельца (CEP170, AF568). вторичный, красный). (D) Попарная совместная локализация всех четырех белков INVc, измеренная с помощью SIM.GFP-NEK8 был обнаружен путем иммуномечения первичными антителами против GFP и вторичными антителами, конъюгированными с AF488 (зеленый). Эндогенные ANKS6, NPHP3 и INVS были обнаружены с помощью специфических первичных антител и вторичных антител, конъюгированных с AF568 (красный). Образцы также окрашивали антиацетилированным тубулином (AcTub), первично детектированным с помощью вторичного конъюгированного с AF647 (синий). Каждая из трех ресничек показана на трехцветном объединенном изображении (верхний ряд изображений) и с красным и синим каналами, сдвинутыми относительно объединения, чтобы показать каждый канал индивидуально (нижний ряд изображений).(D, нижняя панель) Схема, иллюстрирующая окраску и относительное расположение флуоресцентных маркеров на объединенных и смещенных изображениях. (E) Распределение абсолютных длин INVc, измеренных в мкм с помощью DLM эндогенного INVS в клетках WT (черный, среднее = 2,19, стандартное отклонение = 0,61, n = 154) или GFP-INVS в линиях клеток WT, стабильно экспрессирующих слитые белки GFP ( зеленый, среднее значение = 2,87, стандартное отклонение = 0,70, n = 126) в одном репрезентативном эксперименте. Включены только INVS-положительные реснички. Длина INVc значительно различается между двумя линиями клеток ( p = 5.94 × 10 –16 ). (F) Распределение относительных длин INVc. Длину INVc нормализовали относительно длины ресничек: [длина INVc] / [длина AcTub + ARL13B]. Эндогенный INVS: среднее значение = 0,46, стандартное отклонение = 0,15, n = 154. GFP-INVS: среднее значение = 0,55, стандартное отклонение = 0,14, n = 126. Включены только INVS-положительные реснички. Длина значительно различается между двумя клеточными линиями ( p = 4,00 × 10 –7 ). (G) Распределение плотностей INVS (определение см. На дополнительном рисунке S2) внутри INVc, измеренное как средняя интенсивность пикселей в произвольных единицах (A.U.) для замаскированной вручную INVS-положительной области для тех же 126 ресничек, как измерено в E и F. Включены только INVS-положительные реснички. Показаны репрезентативные изображения тусклых (низкая плотность, I), средних (средняя плотность, II) и ярких (высокая плотность, III) отсеков.

Сравнение базовой морфологии и функции трехмерных эпителиальных культур легких, полученных от нескольких доноров

https://doi.org/10.1016/j.crtox.2020.08.002Получить права и содержание

Основные моменты

Трехмерные культуры легких полученные от разных доноров различались в основном на морфологическом уровне.

Толщина эпителия, наличие кист, ресничек и количество бокаловидных клеток зависят от донора.

Частота биений ресничек варьировала у разных доноров, но ответ на изопротеренол был аналогичным.

Активность CYP450 в ответ на ксенобиотики сохранялась у доноров.

Abstract

Модели легких человека in vitro играют важную роль в оценке токсичности вдыхаемых соединений и понимании развития респираторных заболеваний.Трехмерные (3D) органотипические модели, полученные из базальных эпителиальных клеток легких и выращенные на границе раздела воздух-жидкость, напоминают эпителий дыхательных путей человека во многих аспектах, включая морфологию, состав клеток, профиль транскрипции и метаболизм ксенобиотиков. Остается неизвестным, влияют ли различные характеристики доноров базальных клеток на характеристики модели и ответы. Кроме того, исследования часто проводятся с 3D-культурами от одного донора, предполагая репрезентативный ответ на уровне популяции.Правильность этого предположения требует дальнейшего исследования. В этом исследовании мы сравнили морфологию и функциональность трехмерных органотипических культур бронхов и малых дыхательных путей от разных доноров в разные недели после эрлифта, чтобы оценить междонорскую изменчивость этих параметров. Толщина, тип клеток и трансэпителиальное электрическое сопротивление варьировались у доноров и со временем после эрлифта. Частота биений ресничек увеличивалась в ответ на лечение изопротеренолом в обоих типах культур, независимо от донора.Культуры показали низкую базальную активность цитохрома P450 (CYP) 1A1 / 1B1, но обработка 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксином (TCDD) индуцировала активность CYP1A1 / 1B1 независимо от донора. В заключение, эпителиальные культуры легких, полученные от разных доноров, имеют разную морфологию, но сходные функциональные возможности и метаболическую активность, с определенной вариабельностью их реакции на стимуляцию.

Сокращения

ALI

граница раздела воздух-жидкость

CBF

Частота биений ресничек

PBS

фосфатно-солевой буфер

TCDD

2,3,7,8-тетрахлордибензо-p-диоксин

TEER

Трансэпителиальное электрическое сопротивление

03

Вариабельность донора

Бронхиальный посев

Малый посев из дыхательных путей

Легочная токсикология

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2020 Авторы.Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Многомасштабная физика ресничек и жгутиков

  • 1.

    Бреннен, К. и Винет, Х. Гидравлическая механика движения ресничек и жгутиков. Annu. Rev. Fluid Mech. 9 , 339–398 (1977).

    ADS МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 2.

    Сатир П., Митчелл Д. Р. и Джекели Г. Как развивалась ресничка? Curr.Вверх. Dev. Биол. 85 , 63–82 (2008).

    Google Scholar

  • 3.

    Маршалл, В. Ф. и Нонака, С. Реснички: настройка на антенну соты. Curr. Биол. 16 , R604 – R614 (2006).

    Google Scholar

  • 4.

    Shah, A. S., Ben-Shahar, Y., Moninger, T. O., Kline, J. N. & Welsh, M. J. Подвижные реснички эпителия дыхательных путей человека являются хемосенсорными. Наука 325 , 1131–1134 (2009).

    ADS Google Scholar

  • 5.

    Goetz, J. G. et al. Эндотелиальные реснички опосредуют восприятие низкого кровотока во время развития сосудов у рыбок данио. Cell Rep. 6 , 799–808 (2014).

    Google Scholar

  • 6.

    Клэпхэм Д. Э. Каналы TRP как сотовые сенсоры. Природа 426 , 517–524 (2003).

    ADS Google Scholar

  • 7.

    Сани, М. А. Биология ресничек и жгутиков (Пергамон, 1962).

  • 8.

    Ван К. Ю. Координация эукариотических ресничек и жгутиков. Очерки Биохим. 62 , 829–838 (2018).

    Google Scholar

  • 9.

    Маргулис, Л., Чепмен, М., Герреро, Р. и Холл, Дж. Последний общий предок эукариот (LECA): приобретение подвижности цитоскелета у аэротолерантных спирохет в протерозойском эоне. Proc. Natl Acad. Sci. США 103 , 13080–13085 (2006).

    ADS Google Scholar

  • 10.

    Митчисон Т. и Митчисон Х. Клеточная биология: как бьются реснички. Природа 463 , 308–309 (2010).

    ADS Google Scholar

  • 11.

    Сатир П. и Кристенсен С. Т. Обзор структуры и функции ресничек млекопитающих. Annu. Rev. Physiol. 69 , 377–400 (2007).

    Google Scholar

  • 12.

    Грей Дж. Механизм цилиарного движения. — VI. Фотографический и стробоскопический анализ движения ресничек. Proc. R. Soc. Лондон. В 107 , 313–332 (1930).

    ADS Google Scholar

  • 13.

    Мачин К. Э. Контроль и синхронизация движения жгутиков. Proc. R. Soc. Лондон. В 158 , 88–104 (1963).

    ADS Google Scholar

  • 14.

    Блейк, Дж. Р., Слей, М. А. Механика цилиарной локомоции. Biol. Ред. 49 , 85–125 (1974).

    Google Scholar

  • 15.

    Блейк, Дж. Р., Чванг, А. Т. Фундаментальные особенности вязкого течения. J. Eng. Математика. 8 , 23–29 (1974).

    MATH Google Scholar

  • 16.

    Грей, Дж. И Хэнкок, Дж. Дж. Движение сперматозоидов морского ежа. J. Exp. Биол. 32 , 802–814 (1955).

    Google Scholar

  • 17.

    Hand, W. G. & Haupt, W. Флагеллярная активность членов колонии Volvox aureus Ehrbg. во время световой стимуляции. J. Protozool. 18 , 361–364 (1971).

    Google Scholar

  • 18.

    Сани, М.А. Форма биений в ресничках Stentor и Opalina . J. Exp. Биол. 37 , 1–10 (1960).

    Google Scholar

  • 19.

    Шварц, Э.А., Леонард, М.Л., Бизиос, Р., Баузер, С.С. Анализ и моделирование реакции изгиба первичных ресничек на сдвиг жидкости. Am. J. Physiol.Рен. Physiol. 272 , F132 – F138 (1997).

    Google Scholar

  • 20.

    Виггинс, К. Х. и Гольдштейн, Р. Э. Гибкая и движущая динамика эластики при низком числе Рейнольдса. Phys. Rev. Lett. 80 , 3879 (1998).

    ADS Google Scholar

  • 21.

    Камалет С. и Юлихер Ф. Общие аспекты биения аксонем. Н.J. Phys. 2 , 24 (2000).

    Google Scholar

  • 22.

    Xu, G. et al. Жесткость при изгибе и сдвиге жгутиков оценивается по индуцированным изгибам и обратным изгибам. Biophys. J. 110 , 2759–2768 (2016).

    ADS Google Scholar

  • 23.

    Bandyopadhyay, P. R. & Hansen, J. C. Распад, а затем макияж: прогностическая модель того, как реснички саморегулируют твердость для контроля осанки. Sci. Отчет 3 , 1956 (2013).

    ADS Google Scholar

  • 24.

    Чен, Д. Т., Хейманн, М., Фраден, С., Никастро, Д. и Догич, З. Потребление АТФ жгутиками эукариот, измеренное на уровне одной клетки. Biophys. J. 109 , 2562–2573 (2015).

    ADS Google Scholar

  • 25.

    Линдеманн, К. Б. Структурно-функциональные отношения динеина, спиц и проекций центральной пары, предсказанные на основе анализа сил, действующих внутри жгутика. Biophys. J. 84 , 4115–4126 (2003).

    ADS Google Scholar

  • 26.

    Юлихер, Ф., Аждари, А. и Прост, Дж. Моделирование молекулярных двигателей. Ред. Мод. Phys. 69 , 1269 (1997).

    ADS Google Scholar

  • 27.

    Lindemann, C. B. Гипотеза «геометрического сцепления» для объяснения колебаний аксонемы ресничек и жгутиков. J. Theor. Биол. 168 , 175–189 (1994).

    Google Scholar

  • 28.

    Brokaw, C.J. Молекулярный механизм колебаний в жгутиках и мышцах. Proc. Natl Acad. Sci. США 72 , 3102–3106 (1975).

    ADS Google Scholar

  • 29.

    Элгети, Дж., Винклер, Р. Г. и Гомппер, Г. Физика микропловцов: движение отдельных частиц и коллективное поведение: обзор. Rep. Prog. Phys. 78 , 056601 (2015).

    ADS MathSciNet Google Scholar

  • 30.

    Вернон Г. и Вулли Д. М. Базальное скольжение и механика колебаний в жгутике сперматозоидов млекопитающих. Biophys. J. 87 , 3934–3944 (2004).

    Google Scholar

  • 31.

    Ридель-Круз, И. Х., Хильфингер, А., Ховард, Дж.И Юлихер Ф. Как молекулярные моторы формируют биение жгутиков. HFSP J. 1 , 192–208 (2007).

    Google Scholar

  • 32.

    Lin, J. & Nicastro, D. Асимметричное распределение и пространственное переключение активности динеина генерирует подвижность ресничек. Наука 360 , eaar1968 (2018).

    Google Scholar

  • 33.

    Brokaw, C.J. & Luck, D. J. L. Характер изгиба жгутиков Chlamydomonas : III. Мутант с дефицитом лучевой головки и мутант с дефицитом центральной пары. Cell Motil. 5 , 195–208 (1985).

    Google Scholar

  • 34.

    Sartori, P., Geyer, V. F., Scholich, A., Jülicher, F. & Howard, J. Регулирование динамической кривизны объясняет симметричные и асимметричные биения жгутиков хламидомонады. eLife 5 , e13258 (2016).

    Google Scholar

  • 35.

    Hilfinger, A., Chattopadhyay, A. K. & Jülicher, F. Нелинейная динамика ресничек и жгутиков. Phys. Ред. E 79 , 051918 (2009).

    ADS Google Scholar

  • 36.

    Ишимото, К. и Гаффни, Э. А. Исследование с помощью эластогидродинамического моделирования плавания филаментов и сперматозоидов, управляемое внутренними парами. IMA J. Appl. Математика. 83 , 655–679 (2018).

    MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 37.

    Laskar, A. et al. Гидродинамические нестабильности обеспечивают общий путь к спонтанным биомиметическим колебаниям в хемомеханически активных филаментах. Sci. Отчетность 3 , 1964 (2013).

    Google Scholar

  • 38.

    Лэйси, С. Э., Хе, С., Шерес, С. Х. У. и Картер, А. П. Крио-ЭМ динеиновых доменов связывания микротрубочек показывает, как аксонемный динеин искажает микротрубочки. eLife 8 , e47145 (2019).

    Google Scholar

  • 39.

    Феррейра Р. Р., Вильфан А., Юлихер Ф., Супатто В. и Вермот Дж. Физические пределы измерения потока в лево-правом органайзере. eLife 6 , e25078 (2017).

    Google Scholar

  • 40.

    Chaaban, S. & Brouhard, G.J. Бестиарий микротрубочек: структурное разнообразие в полимерах тубулина. Мол. Биол. Ячейка 28 , 2924–2931 (2017).

    Google Scholar

  • 41.

    Фридрих Б. Гидродинамическая синхронизация жгутиковых осцилляторов. Eur. Phys. J. Spec. Вверх. 225 , 2353–2368 (2016).

    Google Scholar

  • 42.

    Клиндт, Г.С., Рулофф, К., Вагнер, К. и Фридрих, Б.М. Нагрузочная реакция биения жгутика. Phys. Rev. Lett. 117 , 258101 (2016).

    ADS Google Scholar

  • 43.

    Окуно М. и Хирамото Ю. Механическая стимуляция жгутиков сперматозоидов морских звезд. J. Exp. Биол. 65 , 401–413 (1976).

    Google Scholar

  • 44.

    Hill, D. B. et al. Генерация силы и динамика отдельных ресничек при внешней нагрузке. Biophys. J. 98 , 57–66 (2010).

    ADS Google Scholar

  • 45.

    Machemer, H. Активность ресничек и происхождение метахронии у парамеций: эффекты повышенной вязкости. J. Exp. Биол. 57 , 239–259 (1972).

    Google Scholar

  • 46.

    Гебер Л., Корнгрин А. и Приэль З. Влияние вязкости на метахронию в ресничках, движущих слизь. Cell Motil. Цитоскелет. 39 , 9–20 (1998).

    Google Scholar

  • 47.

    Шингёдзи, К., Хигучи, Х., Йошимура, М., Катаяма, Э. и Янагида, Т. Руки Дайнейна являются генераторами колеблющейся силы. Nature 393 , 711–714 (1998).

    ADS Google Scholar

  • 48.

    Юлихер Ф. и Прост Дж. Спонтанные колебания коллективных молекулярных двигателей. Phys. Rev. Lett. 78 , 4510 (1997).

    ADS Google Scholar

  • 49.

    Эшел, Д., Гроссман, Ю. и Приэль, З. Спектральная характеристика биения ресничек: изменение частоты со временем. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 249 , C160 – C165 (1985).

    Google Scholar

  • 50.

    Ма, Р., Клиндт, Г. С., Ридель-Круз, И. Х., Юлихер, Ф. и Фридрих, Б. М. Активные фазовые и амплитудные колебания биений жгутиков. Phys. Rev. Lett. 113 , 048101 (2014).

    ADS Google Scholar

  • 51.

    Ван К. Ю. и Гольдштейн Р. Э. Ритмичность, рецидивирование и восстановление биения жгутиков. Phys. Rev. Lett. 113 , 238103 (2014).

    ADS Google Scholar

  • 52.

    Хан, Дж. И Пескин, С. С. Спонтанные колебания и взаимодействие жидкости и структуры ресничек. Proc. Natl Acad. Sci. США 115 , 4417–4422 (2018).

    Google Scholar

  • 53.

    Gadêlha, H., Gaffney, E., Smith, D. & Kirkman-Brown, J. Нелинейная нестабильность в динамике жгутиков: новый механизм модуляции в миграции сперматозоидов? J. R. Soc. Интерфейс 7 , 1689–1697 (2010).

    Google Scholar

  • 54.

    Бейли П. В. и Датчер С. К. Устойчивые силы динеина вызывают нестабильность флаттера и распространяющиеся волны в математических моделях жгутиков. J. R. Soc. Интерфейс 13 , 20160523 (2016).

    Google Scholar

  • 55.

    Ху, Т. и Бейли, П. В. Конечноэлементные модели жгутиков со скользящими радиальными спицами и междуплетными звеньями демонстрируют распространяющиеся волны при установившейся динеиновой нагрузке. Цитоскелет 75 , 185–200 (2018).

    Google Scholar

  • 56.

    Линг, Ф., Го, Х. и Кансо, Э. Колебания упругих микроволокон, вызванные нестабильностью. J. R. Soc. Интерфейс 15 , 20180594 (2018).

    Google Scholar

  • 57.

    Боттье, М., Томас, К. А., Датчер, С. К. и Бейли, П. В. Как длина ресничек влияет на биение? Biophys. J . 116 , 1292–1304 (2019).

  • 58.

    Грей, Дж. Цилиарное движение. Кембриджская сравнительная физиология (Cambridge Univ. Press, 1928).

  • 59.

    Ротшильд. Измерение активности сперматозоидов перед искусственным оплодотворением. Природа 163 , 358–359 (1949).

    ADS Google Scholar

  • 60.

    Ридель, И. Х., Круз, К. и Ховард, Дж. Самоорганизованный вихревой массив из гидродинамически захваченных сперматозоидов. Наука 309 , 300–303 (2005).

    ADS Google Scholar

  • 61.

    Quaranta, G., Aubin-Tam, M.-E. И Там, Д. Гидродинамика против внутриклеточного взаимодействия в синхронизации жгутиков эукариот. Phys. Rev. Lett. 115 , 238101 (2015).

    ADS Google Scholar

  • 62.

    Ван, К. Я. и Гольдштейн, Р.E. Скоординированное биение жгутиков водорослей опосредуется базальным сцеплением. Proc. Natl Acad. Sci. США 113 , E2784 – E2793 (2016).

    ADS Google Scholar

  • 63.

    Брамли, Д. Р., Ван, К. Ю., Полин, М., Гольдштейн, Р. Э. Жгутиковая синхронизация посредством прямых гидродинамических взаимодействий. eLife 3 , e02750 (2014).

    Google Scholar

  • 64.

    Герон С., Левит-Гуревич К., Лирон Н. и Блюм Дж. Дж. Внутренний механизм ресничек и метахронная координация как результат гидродинамического взаимодействия. Proc. Natl Acad. Sci. США 94 , 6001–6006 (1997).

    ADS МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 65.

    Niedermayer, T., Eckhardt, B. & Lenz, P. Синхронизация, фазовая синхронизация и формирование метахрональных волн в цилиарных цепях. Хаос 18 , 037128 (2008).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 66.

    Вильфан, А. и Юлихер, Ф. Гидродинамические модели потока и синхронизация биения ресничек. Phys. Rev. Lett. 96 , 058102 (2006).

    ADS Google Scholar

  • 67.

    Пиковский А., Розенблюм М., Куртс, Дж. И Куртс, Дж. Синхронизация: универсальная концепция в нелинейных науках Vol.12 (Cambridge Univ. Press, 2003).

  • 68.

    Гуо, Х., Фаучи, Л., Шелли, М. и Кансо, Э. Бистабильность при синхронизации задействованных микрофиламентов. J. Fluid Mech. 836 , 304–323 (2018).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 69.

    Ким, Ю. В. и Нетц, Р. Р. Перекачивание жидкостей с периодически удаляемыми привитыми эластичными нитями. Phys. Rev. Lett. 96 , 158101 (2006).

    ADS Google Scholar

  • 70.

    Кой, Р. и Гадельха, Х. Динамика обратного изгиба сшитых пучков нитей и жгутиков. J. R. Soc. Интерфейс 14 , 20170065 (2017).

    Google Scholar

  • 71.

    Линдеманн, К. Б., Макаули, Л. Дж. И Лесич, К. А. Феномен контргиба в жгутиках сперматозоидов крыс с нарушенным динеином и что он показывает относительно междублетной эластичности. Biophys. J. 89 , 1165–1174 (2005).

    Google Scholar

  • 72.

    Гольдштейн, Р. Э. Зеленые водоросли как модельные организмы для биологической гидродинамики. Annu. Rev. Fluid Mech. 47 , 343–375 (2015).

    ADS MathSciNet Google Scholar

  • 73.

    Гольдштейн, Р. Э., Полин, М. и Тувал, И. Шум и синхронизация в парах биения жгутиков эукариот. Phys. Rev. Lett. 103 , 168103 (2009).

    ADS Google Scholar

  • 74.

    Ван, К. Ю., Лептос, К. К. и Гольдштейн, Р. Э. Лаг, блокировка, синхронизация, скольжение: множество «фаз» спаренных жгутиков. J. R. Soc. Интерфейс 11 , 20131160 (2014).

    Google Scholar

  • 75.

    Гейер, В. Ф., Юлихер, Ф., Ховард, Дж. И Фридрих, Б.М. Раскачивание клетки и тела является доминирующим механизмом синхронизации жгутиков у плавающих водорослей. Proc. Natl Acad. Sci. США 110 , 18058–18063 (2013).

    ADS Google Scholar

  • 76.

    Элфринг, Дж. Дж. И Лауга, Э. Гидродинамическая фазовая синхронизация плавающих микроорганизмов. Phys. Rev. Lett. 103 , 088101 (2009).

    ADS Google Scholar

  • 77.

    Фридрих Б. М. и Юлихер Ф. Жгутиковая синхронизация, не зависящая от гидродинамических взаимодействий. Phys. Rev. Lett. 109 , 138102 (2012).

    ADS Google Scholar

  • 78.

    Лауга, Э. и Пауэрс, Т. Р. Гидродинамика плавающих микроорганизмов. Rep. Prog. Phys. 72 , 096601 (2009).

    ADS MathSciNet Google Scholar

  • 79.

    Гольдштейн, Р. Э. Лекция Бэтчелорской премии Динамика жидкости в масштабе клетки. J. Fluid Mech. 807 , 1–39 (2016).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 80.

    Там, Д. и Хосой, А. Оптимальные походки кормления и плавания двулагегелированных организмов. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , 1001–1006 (2011).

    ADS Google Scholar

  • 81.

    Wan, K. Y. et al. Реорганизация сложных цилиарных потоков вокруг регенерирующего Stentor coeruleus . Препринт на bioRxiv https://doi.org/10.1101/681908 (2019).

  • 82.

    Полин, М., Тувал, И., Дрешер, К., Голлуб, Дж. П. и Гольдштейн, Р. Е. Хламидомонада плавает с двумя передачами в эукариотической версии движения «беги и падай». Наука 325 , 487–490 (2009).

    ADS Google Scholar

  • 83.

    Rüffer, U. & Nultsch, W. Сравнение биения цис- и транс-жгутиков клеток Chlamydomonas , проведенных с помощью микропипеток. Cell Motil. Цитоскелет. 7 , 87–93 (1987).

    Google Scholar

  • 84.

    Ван К. Ю. и Гольдштейн Р. Э. Необратимость времени и критичность подвижности жгутиковых микроорганизмов. Phys. Rev. Lett. 121 , 058103 (2018).

    ADS Google Scholar

  • 85.

    Kung, C. & Saimi, Y. Физиологические основы налогов в Paramecium . Annu. Rev. Physiol. 44 , 519–534 (1982).

    Google Scholar

  • 86.

    Mathijssen, A. J. T. M., Culver, J., Bhamla, M. S. & Prakash, M. Коллективная межклеточная коммуникация посредством сверхбыстрых гидродинамических триггерных волн. Природа 571 , 560–564 (2019).

    Google Scholar

  • 87.

    Bayless, B.A., Giddings, T.H. Jr, Winey, M. & Pearson, C.G.Bld10 / Cep135 стабилизирует базальные тельца, чтобы противостоять силам, создаваемым ресничками. Мол. Биол. Ячейка 23 , 4820–4832 (2012).

    Google Scholar

  • 88.

    Койл, С. М., Флаум, Э., Ли, Х., Кришнамурти, Д. и Пракаш, М. Сочетанные активные системы кодируют возникающее охотничье поведение одноклеточного хищника Lacrymaria olor . Curr.Биол. 29 , 3838–3850.e3 (2019).

    Google Scholar

  • 89.

    Эйнсворт, К. Реснички: хвосты неожиданного. Природа 448 , 638–641 (2007).

    ADS Google Scholar

  • 90.

    Гросберг, Р. К. и Стратманн, Р. Р. Эволюция многоклеточности: второстепенный важный переход? Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 38 , 621–654 (2007).

    Google Scholar

  • 91.

    Нильсен, К. Шесть основных этапов эволюции животных: произошли ли мы от личинок губок? Evol. Dev. 10 , 241–257 (2008).

    Google Scholar

  • 92.

    Учида Н. и Голестанян Р. Синхронизация и коллективная динамика в ковре микрофлюидных роторов. Phys. Rev. Lett. 104 , 178103 (2010).

    ADS Google Scholar

  • 93.

    Кинг Н. Одноклеточные предки развития животных. Dev. Ячейка 7 , 313–325 (2004).

    Google Scholar

  • 94.

    Nielsen, L. T. et al. Гидродинамика микробного питания фильтра. Proc. Natl Acad. Sci. США 114 , 9373–9378 (2017).

    ADS Google Scholar

  • 95.

    Петитт, М.Э., Орм, Б.А.А., Блейк, Дж. Р., Ледбитер, Б.С.С. Гидродинамика подачи через фильтр в хоанофлагеллятах. Eur. J. Protistol. 38 , 313–332 (2002).

    Google Scholar

  • 96.

    Хигдон, Дж. Дж. Л. Генерация питающих токов движением жгутиков. J. Fluid Mech. 94 , 305–330 (1979).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 97.

    Ропер, М., Дайел, М. Дж., Пеппер, Р. Э. и Кёль, М. Совместно генерируемые потоки стресс -летов поставляют свежую жидкость в многоклеточные колонии хоанофлагеллят. Phys. Rev. Lett. 110 , 228104 (2013).

    ADS Google Scholar

  • 98.

    Орм Б. А., Отто С. Р. и Блейк Дж. Р. Хаос и перемешивание в микробиологической гидродинамике: мигающие стокслеты. Math. Методы Прил. Sci. 24 , 1337–1349 (2001).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 99.

    Киркегор, Дж. Б., Маррон, А. О. и Гольдштейн, Р. Е. Подвижность колониальных хоанофлагеллят и статистика совокупных случайных блуждающих. Phys. Rev. Lett. 116 , 038102 (2016).

    ADS Google Scholar

  • 100.

    Киркегор, Дж. Б., Буйан, А., Маррон, А. О., Лептос, К.К. и Гольдштейн, Р. Э. Аэротаксис у ближайших родственников животных. eLife 5 , e18109 (2016).

    Google Scholar

  • 101.

    Участник торгов, Г. П. Связь формы губки с ее токами. Q.J. Microsc. Sci. 67 , 293–323 (1923).

    Google Scholar

  • 102.

    Рейсвиг, Х. М. Водный перенос, дыхание и энергия трех тропических морских губок. J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 14 , 231–249 (1974).

    Google Scholar

  • 103.

    Mah, J. L., Christensen-Dalsgaard, K. K. & Leys, S.P. Choanoflagellate и воротнично-жгутиковые системы хоаноцитов и предположение о гомологии. Evol. Dev. 16 , 25–37 (2014).

    Google Scholar

  • 104.

    Sogabe, S. et al. Плюрипотентность и происхождение многоклеточности животных. Природа 570 , 519–522 (2019).

    ADS Google Scholar

  • 105.

    ЛаБарбера М. Принципы проектирования систем переноса жидкости в зоологии. Наука 249 , 992–1000 (1990).

    ADS Google Scholar

  • 106.

    Асадзаде, С. С., Ларсен, П. С., Риисгард, Х. У. и Вальтер, Дж. Х. Гидродинамика лейконового губчатого насоса. J. R. Soc. Интерфейс 16 , 20180630 (2019).

    Google Scholar

  • 107.

    Shapiro, O.H. et al. Вихревые цилиарные потоки активно усиливают массоперенос в рифовых кораллах. Proc. Natl Acad. Sci. США 111 , 13391–13396 (2014).

    ADS Google Scholar

  • 108.

    Армон, С., Булл, М.С., Аранда-Диас, А., Пракаш, М.Сверхбыстрые сокращения эпителия дают представление об ограничениях скорости сокращения и целостности тканей. Proc. Natl Acad. Sci. США 115 , E10333 – E10341 (2018).

    Google Scholar

  • 109.

    Пракаш В., Булл М. С. и Пракаш М. Перелом, вызванный подвижностью, выявляет переход от пластичного к хрупкому в эпителиальных тканях простого животного. Препринт на bioRxiv https://doi.org/10.1101/676866 (2019).

  • 110.

    Смит, К. Л., Риз, Т. С., Говезенски, Т. и Баррио, Р. А. Связанное направленное движение к пище, смоделированное в Trichoplax , реснитчатом животном, лишенном нервной системы. Proc. Natl Acad. Sci. США 116 , 8901–8908 (2019).

    Google Scholar

  • 111.

    Смит, К. Л., Пивоварова, Н. и Риз, Т. С. Скоординированное пищевое поведение у Trichoplax , животного без синапсов. PLOS ONE 10 , e0136098 (2015).

    Google Scholar

  • 112.

    Varoqueaux, F. et al. Высокое разнообразие клеток и сложная пептидергическая передача сигналов лежат в основе поведения плакозоя. Curr. Биол. 28 , 3495–3501 (2018).

    Google Scholar

  • 113.

    Эмлет, Р. Б. Функциональные ограничения на эволюцию личиночных форм морских беспозвоночных: экспериментальные и сравнительные данные. Am. Zool. 31 , 707–725 (1991).

    Google Scholar

  • 114.

    Бик, К., Гудфеллоу, М., Лэйнг, К. Р. и Мартенс, Э. А. Понимание динамики сетей биологических и нейронных осцилляторов посредством редукции среднего поля: обзор. Препринт на arXiv https://arxiv.org/abs/1902.05307 (2019).

  • 115.

    Панаджио, М. Дж. И Абрамс, Д. М. Химера заявляют: сосуществование когерентности и некогерентности в сетях связанных осцилляторов. Нелинейность 28 , R67 (2015).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 116.

    Джекели Г. Происхождение и ранняя эволюция нейронных цепей для контроля цилиарного движения. Proc. R. Soc. В 278 , 914–922 (2010).

    Google Scholar

  • 117.

    Bezares-Calderon, L.A. et al. Нейронная схема опосредованной полицистином гидродинамической реакции испуга для избегания хищников. eLife 7 , e36262 (2018).

    Google Scholar

  • 118.

    Verasztó, C. et al. Цилиомоторная схема, лежащая в основе координации цилиарной активности всего тела у личинки Platynereis . eLife 6 , e26000 (2017).

    Google Scholar

  • 119.

    Ленц, П. и Рыскин, А. Коллективные эффекты в цилиарных массивах. Phys.Биол. 3 , 285 (2006).

    ADS Google Scholar

  • 120.

    Леони М. и Ливерпуль Т. Б. Гидродинамическая синхронизация нелинейных осцилляторов при малом числе Рейнольдса. Phys. Ред. E 85 , 040901 (2012).

    ADS Google Scholar

  • 121.

    Guirao, B. & Joanny, J.-F. Спонтанное создание макроскопического потока и метахрональных волн в массиве ресничек. Biophys. J. 92 , 1900–1917 (2007).

    ADS Google Scholar

  • 122.

    Найт-Джонс, Э. У. Отношения между метахронизмом и направлением биения ресничек у многоклеточных. J. Cell Sci. 3 , 503–521 (1954).

    Google Scholar

  • 123.

    Сани, М. А., Блейк, Дж. Р. и Лирон, Н. Приведение слизи в движение ресничками. Am. Преподобный Респир. Дис. 137 , 726–741 (1988).

    Google Scholar

  • 124.

    Элгети, Дж. И Гомппер, Г. Возникновение метахрональных волн в массивах ресничек. Proc. Natl Acad. Sci. США 110 , 4470–4475 (2013).

    ADS Google Scholar

  • 125.

    Babataheri, A., Roper, M., Fermigier, M. & Du Roure, O. Привязанные флексимаги как искусственные реснички. J. Fluid Mech. 678 , 5–13 (2011).

    ADS МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 126.

    Шилдс, А. Р. и др. Матрицы биомиметических ресничек генерируют одновременные режимы откачки и перемешивания. Proc. Natl Acad. Sci. США 107 , 15670–15675 (2010).

    ADS Google Scholar

  • 127.

    Ханасог, С., Хескет, П. Дж., Алексеев, А.Микрожидкостная накачка с использованием искусственных магнитных ресничек. Микросист. Nanoeng. 4 , 11 (2018).

    ADS Google Scholar

  • 128.

    Гебер Л. и Приэль З. Цилиарная активность при нормальных условиях и при вязкой нагрузке. Биореология 27 , 547–557 (1990).

    Google Scholar

  • 129.

    Guo, H. & Kanso, E. Оценка эффективности и надежности конструкции ресничек. Phys. Ред. E 93 , 033119 (2016).

    ADS Google Scholar

  • 130.

    Смит Д. Дж., Гаффни Э. А. и Блейк Дж. Р. Моделирование мукоцилиарного клиренса. Респир. Physiol. Neurobiol. 163 , 178–188 (2008).

    Google Scholar

  • 131.

    Остерман, Н. и Вильфан, А. Определение паттерна биения ресничек с оптимальной эффективностью. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , 15727–15732 (2011).

    ADS Google Scholar

  • 132.

    Guo, H., Nawroth, J., Ding, Y. & Kanso, E. Характер биения ресничек не является оптимальным с гидродинамической точки зрения. Phys. Жидкости 26 , 0

  • (2014).

    ADS Google Scholar

  • 133.

    Spagnolie, S. E. & Lauga, E. Оптимальный эластичный жгутик. Phys. Жидкости 22 , 031901 (2010).

    ADS МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 134.

    Герон С. и Левит-Гуревич К. Энергетические соображения биения ресничек и преимущества метахрональной координации. Proc. Natl Acad. Sci. США 96 , 12240–12245 (1999).

    ADS МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 135.

    Шато, С., Фавье, Дж., Д’ортона, У. и Понсе, С. Транспортная эффективность метахронных волн в трехмерных массивах ресничек, погруженных в двухфазный поток. J. Fluid Mech. 824 , 931–961 (2017).

    ADS MathSciNet Google Scholar

  • 136.

    Датт, К., Натале, Г., Хацикириакос, С. Г. и Эльфринг, Г. Дж. Активная частица в сложной жидкости. J. Fluid Mech. 823 , 675–688 (2017).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 137.

    Brokaw, C. J. & Simonick, T. F. Механохимическое связывание в жгутиках. V. Влияние вязкости на движение и АТФ-дефосфорилирование сперматозоидов морского ежа, демембранных тритоном. J. Cell Sci. 23 , 227–241 (1977).

    Google Scholar

  • 138.

    Меттот, К. и Лауга, Э. Энергетика синхронизированных состояний в трехмерных биения жгутиков. Phys. Ред. E 84 , 061905 (2011).

    ADS Google Scholar

  • 139.

    Динг, Ю., Наврот, Дж. К., Макфолл-Нгай, М. Дж. И Кансо, Э. Смешивание и перенос цилиарными коврами: численное исследование. J. Fluid Mech. 743 , 124–140 (2014).

    ADS Google Scholar

  • 140.

    Блейк, Дж. Модель микроструктуры реснитчатых организмов. J. Fluid Mech. 55 , 1–23 (1972).

    ADS МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 141.

    Смит Д. Дж., Гаффни Э. А. и Блейк Дж. Р. Моделирование дискретных ресничек с распределением сингулярностей: приложение к эмбриональному узлу и жидкости на поверхности дыхательных путей. Бык. Математика. Биол. 69 , 1477–1510 (2007).

    MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 142.

    Quek, R., Lim, K. M. & Chiam, K.H. Трехмерное моделирование цилиарного потока 197–218 (Springer, 2014).

  • 143.

    Супатто В., Фрейзер С. Э. и Вермот Дж. Полностью оптический подход для исследования микроскопических потоков в живых эмбрионах. Biophys. J. 95 , L29 – L31 (2008).

    Google Scholar

  • 144.

    Рамирес-Сан-Хуан, Г. Р. и др. Многоуровневая пространственная неоднородность увеличивает клиренс частиц в ресничных массивах дыхательных путей.Препринт на bioRxiv https://doi.org/10.1101/665125 (2019).

  • 145.

    Schneiter, M., Ricka, J. & Frenz, M. Самоорганизация паттернов самоочищающихся биений в массиве локально взаимодействующих реснитчатых клеток, сформулированных как адаптивная логическая сеть. Теория Биоски . https://doi.org/10.1007/s12064-019-00299-x (2019).

    Google Scholar

  • 146.

    Faubel, R., Westendorf, C., Bodenschatz, E.& Eichele, G. Сеть потока на основе ресничек в желудочках головного мозга. Наука 353 , 176–178 (2016).

    ADS Google Scholar

  • 147.

    Вининг, Дж. Г. и Барендрегт, Х. П. Регулирование состояний мозга нейроактивными веществами, распределяемыми через спинномозговую жидкость; Обзор. Cerebrospinal Fluid Res. 7 , 1 (2010).

    Google Scholar

  • 148.

    Pellicciotta, N. et al. Синхронизация подвижных ресничек млекопитающих в головном мозге с гидродинамическими силами. Препринт на bioRxiv https://doi.org/10.1101/668459 (2019).

  • 149.

    Девенпорт, Д. Клеточная биология плоской полярности клеток. J. Cell Biol. 207 , 171–179 (2014).

    Google Scholar

  • 150.

    Владар, Э. К., Ли, Ю. Л., Стернс, Т., Аксельрод, Дж. Д. в книге «Методы в клеточной биологии» тома.127 гл. 3 (ред. Basto, R. & Marshall, W. F.) 37–54 (Elsevier, 2015).

  • 151.

    Hilfinger, A. & Jülicher, F. Хиральность цилиарных биений. Phys. Биол. 5 , 016003 (2008).

    ADS Google Scholar

  • 152.

    Ким, М. Дж. И Брейер, К. С. Микрожидкостной насос, работающий от самоорганизующихся бактерий. Малый 4 , 111–118 (2008).

    Google Scholar

  • 153.

    Матейссен, А. Дж., Гусман-Ластра, Ф., Кайзер, А. и Лёвен, Х. Транспортировка питательных веществ с помощью микробно-активных ковров. Phys. Rev. Lett. 121 , 248101 (2018).

    ADS Google Scholar

  • 154.

    Голестанян Р., Йоманс Дж. М. и Учида Н. Гидродинамическая синхронизация при низком числе Рейнольдса. Мягкое вещество 7 , 3074–3082 (2011).

    ADS Google Scholar

  • 155.

    Uchida, N., Golestanian, R. & Bennett, R.R. Синхронизация и коллективная динамика жгутиков и ресничек как гидродинамически связанных осцилляторов. J. Phys. Soc. Jpn. 86 , 101007 (2017).

    ADS Google Scholar

  • 156.

    Brumley, D. R. et al. Дальнодействующие взаимодействия, колебания и фазовые дефекты в цепочках модельных ресничек. Phys. Ред. Жидкости 1 , 081201 (2016).

    ADS Google Scholar

  • 157.

    Солон А. и Тайлер Дж. Возвращение к флокирующему переходу с использованием активных спинов. Phys. Rev. Lett. 111 , 078101 (2013).

    ADS Google Scholar

  • 158.

    Гилпин В., Пракаш В. Н. и Пракаш М. Массивы вихрей и клубки ресничек лежат в основе компромисса между питанием и плаванием у личинок морских звезд. Nat. Phys. 13 , 380–386 (2017).

    Google Scholar

  • 159.

    Bourland, W. A., Wendell, L., Hampikian, G. & Vdancỳ, P. Морфология и филогения Bryophryoides ocellatus ng, n. sp. (Ciliophora, Colpodea) из почвенных перколятов in situ штата Айдахо, США. Eur. J. Protistol. 50 , 47–67 (2014).

    Google Scholar

  • 160.

    Feriani, L. et al. Оценка коллективной динамики подвижных ресничек в культурах клеток дыхательных путей человека с помощью многомасштабного DDM. Biophys.J. 113 , 109–119 (2017).

    ADS Google Scholar

  • 161.

    Брамли, Д. Р., Полин, М., Педли, Т. Дж. И Голдштейн, Р. Э. Метахрональные волны в биении жгутиков Volvox и их гидродинамическое происхождение. J. R. Soc. Интерфейс 12 , 20141358 (2015).

    Google Scholar

  • 162.

    Нильсен, С. Структура и функция цилиарных тяжей многоклеточных животных и их филогенетическое значение. Acta Zool. 68 , 205–262 (1987).

    Google Scholar

  • 163.

    Стратманн Р. Р. Эволюция и потеря кормящихся личиночных стадий морских беспозвоночных. Evolution 32 , 894–906 (1978).

    Google Scholar

  • 164.

    Agassiz, A. Морские звезды Северной Америки Vol. 5 (Welch, Bigelow, and Company, Univ. Press, 1877).

  • 165.

    Риисгард, Х. У. и Ларсен, П. С. Мини-обзор: Питание ресничным фильтром и биожидкостная механика — представляют понимание и нерешенные проблемы. Лимнол. Oceanogr. 46 , 882–891 (2001).

    ADS Google Scholar

  • 166.

    Йоргенсен, К. Б. Гидравлические механические аспекты подачи суспензии. Mar. Ecol. Прог. Сер. 11 , 89–103 (1983).

    ADS Google Scholar

  • 167.

    Рубенштейн, Д. И., Кёль, М. А. Р. Механизмы фильтрующей подачи: некоторые теоретические соображения. Am. Натуралист 111 , 981–994 (1977).

    Google Scholar

  • 168.

    Mathijssen, A. J., Jeanneret, R. & Polin, M. Универсальный механизм захвата контролирует время контакта с подвижными клетками. Phys. Ред. Жидкости 3 , 033103 (2018).

    ADS Google Scholar

  • 169.

    Динг, Ю. и Кансо, Э. Селективный захват частиц асинхронно бьющимися ресничками. Phys. Жидкости 27 , 121902 (2015).

    ADS Google Scholar

  • 170.

    Гилпин В., Пракаш В. Н. и Пракаш М. Динамические вихревые массивы, создаваемые личинками морских звезд. Phys. Ред. Жидкости 2 , 0

    (2017).

    ADS Google Scholar

  • 171.

    Гилпин В., Пракаш В. Н. и Пракаш М. Быстрые изменения в поведении вызывают хаотическое перемешивание планктонным микроплавцом. Препринт на arXiv https://arxiv.org/abs/1804.08773 (2018).

  • 172.

    Гилпин В., Пракаш В. Н. и Пракаш М. Flowtrace: простая визуализация когерентных структур в потоках биологических жидкостей. J. Exp. Биол. 220 , 3411–3418 (2017).

    Google Scholar

  • 173.

    фон Дассов, Г., Эмлет, Р., Грюнбаум, Д. Граничные эффекты на токи вокруг реснитчатых личинок. Nat. Phys. 13 , 520–521 (2017).

    Google Scholar

  • 174.

    Гилпин В., Пракаш В. Н. и Пракаш М. Ответ на «Граничные эффекты на токи вокруг реснитчатых личинок». Nat. Phys. 13 , 521–522 (2017).

    Google Scholar

  • 175.

    Кришнамурти, Д. и др. Безмасштабная вертикальная отслеживающая микроскопия: на пути к преодолению масштабов в биологической океанографии. Препринт на bioRxiv https://doi.org/10.1101/610246 (2019).

  • 176.

    Bruot, N. & Cicuta, P. Понимание физики синхронизации подвижных ресничек с ведомыми коллоидами. Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 7 , 323–348 (2016).

    ADS Google Scholar

  • 177.

    Amemiya, S. et al. Развитие ресничных тяжей у личинок живой изокринид морской лилии Metacrinus rotundus . Acta Zool. 96 , 36–43 (2015).

    Google Scholar

  • 178.

    Насури Б. и Эльфринг Г. Дж. Гидродинамические взаимодействия ресничек на сферическом теле. Phys. Ред. E 93 , 033111 (2016).

    ADS MathSciNet Google Scholar

  • 179.

    Ghorbani, A. & Najafi, A. Симплектические и антиплектические волны в массиве бьющихся ресничек, прикрепленных к замкнутому телу. Phys. Ред. E 95 , 052412 (2017).

    ADS Google Scholar

  • 180.

    Панаджио, М. Дж. И Абрамс, Д. М. Состояния химеры на плоском торе. Phys. Rev. Lett. 110 , 094102 (2013).

    ADS Google Scholar

  • 181.

    Курамото Ю. и Баттогтох Д. Сосуществование когерентности и некогерентности в нелокально связанных фазовых осцилляторах. Нелинейное явление. Комплексная сист. 5 , 380–385 (2002).

    Google Scholar

  • 182.

    Абрамс Д. М. и Строгац С. Х. Химерные состояния для связанных осцилляторов. Phys. Rev. Lett. 93 , 174102 (2004).

    ADS Google Scholar

  • 183.

    Воллин, К. и Старк, Х. Метахронные волны в цепочке гребцов с гидродинамическими взаимодействиями. Eur. Phys. J. E 34 , 42 (2011).

    Google Scholar

  • 184.

    Nawroth, J. C. et al. Подвижные реснички создают жидкостно-механические микробытовые среды для активного набора микробиома хозяина. Proc. Natl Acad. Sci. США 114 , 9510–9516 (2017).

    Google Scholar

  • 185.

    Чайлдресс, С. и Дадли, Р. Переход от цилиарного режима к хлопающему у плавающего моллюска: хлопающий полет как бифуркация в Reω. J. Fluid Mech. 498 , 257–288 (2004).

    ADS MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 186.

    Reiten, I. et al. Поток, опосредованный подвижными ресничками, улучшает чувствительность и временное разрешение обонятельных вычислений. Curr. Биол. 27 , 166–174 (2017).

    Google Scholar

  • 187.

    Пфейфер Р., Лунгарелла М. и Иида Ф. Самоорганизация, воплощение и биологическая робототехника. Наука 318 , 1088–1093 (2007).

    ADS Google Scholar

  • 188.

    Морен, Т.Л., Дэниел, Т.Л., Брантон, С.Л. и Брантон, Б.В. Датчики, созданные на основе нейронных сигналов, позволяют проводить разреженную и эффективную классификацию пространственно-временных данных. Proc. Natl Acad. Sci. США 115 , 10564–10569 (2018).

    Google Scholar

  • 189.

    Hauser, H., Ijspeert, A. J., Füchslin, R.M., Pfeifer, R. & Maass, W. К теоретической основе для морфологических вычислений с податливыми телами. Biol. Киберн. 105 , 355–370 (2011).

    MathSciNet МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 190.

    Mayne, R. & den Toonder, J. Atlas of Cilia Bioengineering and Biocomputing (River Publishers, 2018).

  • 191.

    Герэн Т., Прост, Дж. И Джоанни, Ж.-Ф. Динамическое поведение молекулярных моторных агрегатов в жесткой и поперечно-мостовой моделях. Eur. Phys. J. E 34 , 60 (2011).

    Google Scholar

  • 192.

    Герэн Т., Прост, Дж. И Джоанни, Ж.-Ф. Двунаправленное движение моторных агрегатов и проблема малошумящего ухода. Phys. Ред. E 84 , 041901 (2011).

    ADS Google Scholar

  • 193.

    Ван Кампен, Н. Г. Стохастические процессы в физике и химии Vol. 1 (Elsevier, 1992).

  • 194.

    Учида Н. и Голестанян Р. Общие условия гидродинамической синхронизации. Phys. Rev. Lett. 106 , 058104 (2011).

    ADS Google Scholar

  • 195.

    Мирзаханлоо, М. и Алам, М.-Р. Характеристики потока хламидомонады приводят к чисто гидродинамическому рассеянию. Phys. Ред. E 98 , 012603 (2018).

    ADS Google Scholar

  • 196.

    Вэй, Д., Дехнави, П. Г., Обен-Там, М.-Э. И Там, Д. Верно ли приближение нулевого числа Рейнольдса для цилиарных потоков? Phys. Rev. Lett. 122 , 124502 ​​(2019).

    ADS Google Scholar

  • 197.

    Хонг Х. и Строгац С. Х. Курамото модель связанных осцилляторов с положительными и отрицательными параметрами связи: пример конформистских и противоположных осцилляторов. Phys. Rev. Lett. 106 , 054102 (2011).

    ADS Google Scholar

  • 198.

    Захарова, А., Капеллер, М., Шёлль, Э. Смерть химеры: нарушение симметрии в динамических сетях. Phys. Rev. Lett. 112 , 154101 (2014).

    ADS Google Scholar

  • 199.

    Гилпин, В. Самоорганизованные лавины в глобально связанных фазовых генераторах. Препринт на arXiv https://arxiv.org/abs/1906.05514 (2019).

  • 200.

    Кавамура, Ю. Химера Стены Изинга в вынужденных нелокально связанных осцилляторах. Phys. Ред. E 75 , 056204 (2007).

    ADS Google Scholar

  • 201.

    Оттино-Лёффлер, Б. и Строгац, С. Х. Переход вулкана в разрешимую модель фрустрированных осцилляторов. Phys. Rev. Lett. 120 , 264102 (2018).

    ADS Google Scholar

  • 202.

    Абрамс Д. М., Миролло Р., Строгац С. Х. и Уайли Д. А. Решаемая модель для химерных состояний связанных осцилляторов. Phys. Rev. Lett. 101 , 084103 (2008).

    ADS Google Scholar

  • 203.

    Тотц, Дж. Ф., Роде, Дж., Тинсли, М. Р., Шоуолтер, К. и Энгель, Х. Химерные состояния спиральной волны в больших популяциях связанных химических осцилляторов. Nat. Phys. 14 , 282–285 (2018).

    Google Scholar

  • 204.

    Брамли Д. Р., Полин М., Педли Т. Дж. И Голдштейн Р. Е. Гидродинамическая синхронизация и метахрональные волны на поверхности колониальной водоросли. Volvox carteri . Phys.Rev. Lett. 109 , 268102 (2012).

    ADS Google Scholar

  • 205.

    Kotar, J. et al. Оптимальная гидродинамическая синхронизация коллоидных роторов. Phys. Rev. Lett. 111 , 228103 (2013).

    ADS Google Scholar

  • 206.

    Dreyfus, R. et al. Микроскопические искусственные пловцы. Природа 437 , 862–865 (2005).

    ADS Google Scholar

  • 207.

    Дарнтон, Н., Тернер, Л., Брейер, К. и Берг, Х. С. Движение жидкости через бактериальные коврики. Biophys. J. 86 , 1863–1870 (2004).

    ADS Google Scholar

  • 208.

    Wadhwa, N., Phillips, R. & Berg, H.C. Зависимое от крутящего момента ремоделирование жгутикового мотора бактерий. Proc. Natl Acad. Sci.США 116 , 11764–11769 (2019).

    Google Scholar

  • 209.

    Sanchez, T., Welch, D., Nicastro, D., Dogic, Z. Ресничное биение активных пучков микротрубочек. Наука 333 , 456–459 (2011).

    ADS Google Scholar

  • 210.

    Санчес Т., Чен Д. Т. Н., ДеКэмп С. Дж., Хейманн М. и Догич З. Самопроизвольное движение в иерархически собранной активной материи. Природа 491 , 431–434 (2012).

    ADS Google Scholar

  • 211.

    DiPetrillo, C.G. & Smith, E. F. Pcdp1 представляет собой белок центрального аппарата, который связывает Ca 2+ -кальмодулин и регулирует подвижность ресничек. J. Cell Biol. 189 , 601–612 (2010).

    Google Scholar

  • 212.

    Лин, Дж., Хойзер, Т., Сонг, К., Fu, X. & Nicastro, D. Одна из девяти дублетных микротрубочек эукариотических жгутиков демонстрирует уникальные и частично консервативные структуры. PLOS ONE 7 , e46494 (2012).

    ADS Google Scholar

  • 213.

    Shoemark, A. & Hogg, C. Электронная томография респираторных ресничек. Грудь 68 , 190–191 (2013).

    Google Scholar

  • 214.

    Odate, T., Takeda, S., Narita, K. & Kawahara, T. 9 + 0 и 9 + 2 реснички случайным образом распределены в узле мыши. Микроскопия 65 , 119–126 (2016).

    Google Scholar

  • 215.

    Wilkerson, C.G., King, S.M., Koutoulis, A., Pazour, G.J. & Witman, G.B. Промежуточная цепь динеина внешнего плеча Chlamydomonas с 78000 M (r) представляет собой белок WD-повтора, необходимый для сборки плеча. J. Cell Biol. 129 , 169–178 (1995).

    Google Scholar

  • 216.

    Austin-Tse, C. et al. Скрининг цилиопатии у рыбок данио плюс мутационный анализ человека выявляют дефекты C21orf59 и CCDC65 как вызывающие первичную цилиарную дискинезию. Am. J. Hum. Genet. 93 , 672–686 (2013).

    Google Scholar

  • 217.

    Стокс, М. Личиночное передвижение ланцетника. J. Exp. Биол. 200 , 1661–1680 (1997).

    Google Scholar

  • 218.

    Bone, Q., Carre, C. & Chang, P. Питательные фильтры Tunicate. J. Mar. Biol. Доц. У. К. 83 , 907–919 (2003).

    Google Scholar

  • 219.

    Сазерленд, К. Р., Мадин, Л. П. и Стокер, Р. Фильтрация субмикронных частиц пелагическими оболочками. Proc. Natl Acad. Sci. США 107 , 15129–15134 (2010).

    ADS Google Scholar

  • 220.

    Петерсен, Дж. К., Майер, С. и Кнудсен, М. Частота биений ресничек в жаберной корзине асцидии Ciona Кишечник в зависимости от температуры и концентрации водорослевых клеток. Mar. Biol. 133 , 185–192 (1999).

    Google Scholar

  • 221.

    Riisgård, H.U., Nielsen, C. & Larsen, P.S. Собирание вниз по течению в питателях цилиарной взвеси: догоняющий принцип. Mar. Ecol. Прог. Сер. 207 , 33–51 (2000).

    ADS Google Scholar

  • 222.

    Окабе Н., Сюй Б. и Бурдин Р. Д. Гидродинамика в пузырьках Купфера у рыбок данио. Dev. Дин. 237 , 3602–3612 (2008).

    Google Scholar

  • Химиочувствительность ресничек усиливается геометрией и подвижностью ресничек

    Рецензент №1 (Рекомендации авторам):

    Задача интересная и подход верный.У меня есть следующие комментарии и вопросы по работе:

    1. Главный вопрос исследования «почему так много химических рецепторов расположено на ресничках» (строка 228) кажется некорректным. Возможно, вопрос можно перефразировать в терминах эффекта геометрии и подвижности ресничек на скорость захвата, который поддается обработке и количественной оценке.

    Мы согласны с тем, что вопрос, почему что-то работает именно так, в биологии обычно некорректно поставлен. Мы переформулировали это предложение следующим образом: «Придает ли расположение стольких химических рецепторов ресничек им преимущество в чувствительности?».

    2. Мне нравится, что авторы количественно определяют количество увеличения скорости захвата ресничками в состоянии покоя и при сдвиговом потоке по сравнению с поверхностным пятном. Однако мне не ясно, используют ли авторы на рис. 2 (а) классическое аналитическое решение для единственной реснички или их численное решение.

    Оба числа получены из аналитического решения / приближения. Однако на основании комментария 7 (о числе Рейнольдса) мы изменили аналитическое приближение.Это также оказало некоторое влияние на соотношение, которое сейчас составляет 6. В отредактированной рукописи мы теперь четко указываем источник чисел в подписи к рисунку. Мы также сравниваем результаты с результатами моделирования (рис. 2, приложение 1).

    Также не ясно, учитывает ли классическое аналитическое решение одиночной реснички в покоящейся жидкости наличие отражающей стенки. Пожалуйста, поясните и включите сравнение аналитического решения и численного решения при наличии стены.

    Да, аналитическое решение учитывает отражающее граничное условие за счет расширения пространства симметричным изображением. Теперь мы включили объяснение: «Во-первых, мы устраняем граничное условие отражения на поверхности, симметрично расширяя задачу до цилиндра длиной 2L в открытом пространстве и учитывая 1/2 его емкости». Сравнение с результатом статического моделирования теперь приводится в предложении после уравнения 4.

    3.Изучение влияния подвижности на скорость захвата ресничек может быть развито дальше, помимо трех примеров, показанных на рис. 3. Напр., Как скорость захвата зависит не только от Pe, но также и от профиля биения ресничек.

    Это очень интересное предложение. Мы расширили рисунок 3, включив в него схему биений, состоящую из прямого рабочего хода и быстрого восстановительного хода (панель d). Он очень хорошо работает с высокими числами Пекле.

    Но меня больше всего беспокоит то, что в этом исследовании рассматриваются диапазоны Pe, которые недостижимы при движении одной реснички.Я думаю, здесь уместно подробное обсуждение диапазонов скоростей потока, создаваемых биением ресничек.

    Реснички работают с различными вязкими и вязкоупругими жидкостями. В то же время захваченные частицы могут варьироваться от небольших молекул до экзосом. Поэтому мы ожидаем широкого диапазона чисел Пекле, охватывающих весь диапазон чисел Пекле, обсуждаемых здесь. Поэтому мы включили в рукопись больше примеров расчетов.

    4.У меня аналогичный комментарий по случаю коллективной откачки. В исследовании рассматривается только одна конфигурация с 7 ресничками. Почему 7? И почему именно эта конфигурация?

    Мы рассматривали 7 ресничек, расположенных на шестиугольнике, как минимальный пример, напоминающий небольшой ресничный пучок. Основная идея заключается в том, что взаимодействие с другими ресничками может увеличить скорость захвата каждой из них. Это открытие устойчиво к деталям расположения, что мы теперь подтверждаем включением других чисел (4 реснички на квадрате, 19 ресничек на шестиугольнике; исправленный рисунок 4 f, g), которые все показывают одну и ту же тенденцию.

    Далее рассмотренный диапазон чисел Pe также кажется нереальным для потоков, управляемых ресничками. Какие скорости движения ресничек наблюдаются в текущей модели? Как они соотносятся с потоками, управляемыми ресничками, о которых сообщается в др. Экспериментальных и вычислительных исследованиях. Сравнение диапазона Pe с существующими диапазонами скорости потока, генерируемого ресничками, было бы здесь очень полезным для оценки достоверности этих больших значений Pe.

    Примеры достижимых чисел Пекле теперь приведены в обсуждении.Они могут быть очень большими в вязких средах и / или с более крупными частицами. В примере с (все еще гипотетическим) предложенным механизмом в пузырьках Купфера мы оцениваем Pe = 1300, что означает, что скорость захвата может быть значительно увеличена подвижностью ресничек.

    5. Меня особенно удивляет утверждение автора о том, что коллективная активная накачка увеличивает скорость захвата. Это верно только для очень больших Pe. Авторы использовали Pe = 10000, чтобы получить 50% улучшение скорости захвата по сравнению с индивидуально действующими ресничками.Это, по-видимому, указывает на неблагоприятный эффект гидродинамических взаимодействий между ресничками с целью химического обнаружения и, по-видимому, поддерживает гипотезу, что одиночные первичные реснички более подходят для химического обнаружения.

    Ответ на этот вопрос зависит от того, является ли считывание скоростью захвата на ресничку или суммой скоростей захвата для всего пучка. Даже если скорость захвата на ресничку немного снижается, общая скорость захвата для пучка все равно выше.Мы считаем открытие, что гидродинамические взаимодействия усиливают восприятие отдельных ресничек, интересным само по себе, но преимущество пучка не стоит и не теряет его.

    6. Строки 252–253: идея о том, что случайно бьющиеся реснички больше подходят для зондирования и захвата частиц, уже представлена ​​в Ding and Kanso 2015 и Nawroth et al. 2017 и заслуживает здесь признательности. Отметим, что эти две ссылки цитируются авторами, но их вклад в гипотезу о том, что случайно бьющиеся реснички усиливают захват, не описан должным образом.В строках 281 и 284 упоминается только то, что они рассматривали частицы конечного размера.

    Теперь мы процитировали находку из упомянутых источников, что случайно бьющиеся реснички имеют более высокую скорость захвата в разделе результатов.

    7. Численный алгоритм использует конечное число Рейнольдса Re = 0,2, которое близко, но не согласуется с потоками, управляемыми ресничками. На уровне ресничек Re имеет порядок от 10 -6 до 10 -4 .

    Мы понимаем, что это недоразумение.Все наши численные расчеты проводились при нулевом числе Рейнольдса, на что указывает использование уравнения Стокса и приближения Ротне-Прагера. Для очень конкретной задачи захвата частиц движущимся цилиндром мы использовали допущение Re = 0,2 как способ избежать проблемы парадокса Стокса при создании цилиндра бесконечно длинным. А именно, подвижность цилиндра, движущегося в поперечном направлении, расходится с его длиной при нулевом числе Рейнольдса, но остается конечной в инерционных потоках. Несмотря на то, что этот обходной путь является обычным решением, мы переписали наши вычисления, чтобы не предполагать конечное число Рейнольдса, и соответствующим образом изменили полученные значения.Мы сделали это, используя плотность силы на ресничке, полученную из хорошо известной теории резистивных сил, а затем определили скорость захвата на бесконечном цилиндре с той же плотностью силы, таким образом избегая проблемы парадокса Стокса. Удивительно, но мы не смогли найти точное решение проблемы захвата частиц (то есть вычисления числа Нуссельта) на цилиндре с заданной плотностью силы в пределе больших чисел Пекле, даже несмотря на то, что проблема решаема аналитически.Теперь мы показываем полный вывод в Приложении 2.

    8. Строки 272-273 и 276-277, утверждение о том, что Pe может превышать 10 4 , требует обоснования (см. Соответствующий комментарий выше).

    Примеры достижимых чисел Пекле теперь приведены в обсуждении.

    9. Пункты 286-306 неудобны. Непонятно, какова его цель. Если это мотивационный пример, непонятно, почему он находится в конце рукописи. Если результаты в рукописи имеют прямое отношение к тому, чтобы пролить свет на эту систему или предложить эксперименты (я так не думаю), это следует указать прямо.

    Мы значительно сократили обсуждение лево-правого органайзера и теперь используем его в качестве примера при обсуждении чисел Пекле (которые мы оцениваем как 1300).

    10. Строки 307-309: Я не уверен, что серия примеров, рассмотренных в этой рукописи, представляет собой доказательство того, что «геометрия ресничек всегда означает преимущество в химической чувствительности над рецепторами на эпителиальной поверхности, будь то в состоянии покоя. или движущаяся жидкость «. Это верно для случая изолированных ресничек, но не так просто утверждать, что они взаимодействуют с подвижными ресничками.

    Мы согласны с тем, что сравнение ощущения подвижной реснички и пассивного участка непросто и не проводится в этой рукописи, хотя мы показываем, что подвижность всегда приводит к преимуществу в чувствительности. В исправленной версии предложение более точно заявляет, что мы показываем преимущество геометрии ресничек перед патчем для отдельных ресничек.

    11. Кроме того, насколько я понимаю, реснички также имеют рецепторы в основании. Пожалуйста, обсудите.

    Распределение рецепторов вдоль ресничек также может быть связано с их перемещением и эктоцитозом, и также неясно, связываются ли молекулы-мишени непосредственно с рецептором или сначала неспецифично с мембраной. Насколько нам известно, существует слишком мало экспериментальных доказательств какой-либо роли неравномерного распределения рецепторов.

    С эстетической точки зрения уравнения 3 и 5 кажутся ненужными, и этот материал можно переместить в раздел методов.

    Мы согласны с рецензентом в том, что описание электростатической аналогии прерывает вывод. Поэтому мы переместили все это в новое Приложение 1.

    Рецензент №2 (Рекомендации авторам):

    1. Во всех рассмотренных авторами случаях скорость захвата реснички была сопоставима с круглым участком большего (в некоторых случаях намного большего) размера, этот анализ затрат и выгод не принимает во внимание энергетические затраты на строительство / в первую очередь лепить удлиненную структуру, а не просто заполнять область плоской мембраны рецепторами.Могут ли авторы это прокомментировать? В идеале с вспомогательными расчетами.

    Мы согласны с тем, что энергетическая стоимость сенсации и обработки сигналов — очень интересная тема. Пятно на поверхности с эквивалентной скоростью захвата часто превышает доступную площадь поверхности. Поэтому мы думаем, что актуальным является вопрос о том, перевешивает ли повышенная чувствительность стоимость, а не сравнение реснички и пластыря как такового. Тем не менее, поскольку наши расчеты в первую очередь применимы к высшим организмам, пользу чрезвычайно трудно оценить, и мы также думаем, что затраты на сборку и поддержание ресничек, например, для обоняния, очень малы в энергетическом бюджете всего организма.Поэтому мы думаем, что любое сравнение будет зависеть от слишком большого количества неопределенностей.

    2. Многие константы скорости и другие количественные показатели показывают сильную зависимость от длины, поэтому следует ожидать увидеть такую ​​зависимость в экспериментах. Авторы цитируют Challis et al. 2015 несколько раз попутно (строка 117, строка 157 и т. Д.) — более подробное объяснение и обсуждение Challis et al. здесь могут быть полезны эксперименты и находки (тип ресничек, длина, функция и т. д.). Существуют ли какие-либо другие экспериментальные исследования, которые могли бы подтвердить это, например?г. в других организмах?

    В отредактированной рукописи мы расширили обсуждение, как это было предложено рецензентом. К сожалению, нам неизвестны другие публикации по этому вопросу. Надеемся, что наша рукопись послужит мотивацией для дальнейших исследований.

    3. Как правило, увеличение скорости захвата для активных ресничек увеличивается с числом Пекле, но степень усиления не кажется очень большой — поэтому для реального эффекта требуется высокое значение Ре.Уточните, пожалуйста, диапазон биологически значимых чисел Пекле? Дискуссии вокруг этого, казалось, были очень разрозненными. Ре = 10000 кажется довольно высоким (линия 217), тем более что большинство сенсорных (но подвижных) ресничек работают в гораздо более спокойных условиях и / или участвуют в восприятии очень маленьких молекул, таких как нейропептиды, а не больших пузырьков.

    Приведем примеры достижимых чисел Пекле в обсуждении.

    4. В случае коллективной перекачки ресничек авторы обнаружили, что улучшение перцилий выше, когда реснички не бьются синхронно… как это может быть согласовано с тем фактом, что подвижные реснички в таком пучке будут стремиться синхронизироваться посредством гидродинамические взаимодействия? Не означает ли это, что такие пучки подвижных ресничек вряд ли пригодны для химиотерапии?

    Даже при синхронном биении пучок ресничек достигает несколько более высокой скорости захвата на ресничку, чем одиночная биение ресничек.Итоговая ставка в любом случае выше. Наше главное сообщение состоит в том, что поток, генерируемый другими ресничками, увеличивает скорость захвата каждой из них, и это имеет место во всех рассмотренных нами сценариях. Эффект сильнее, когда реснички бьют не в фазе, но он присутствует и в других случаях. Кроме того, даже если скорость захвата на ресничку показывает лишь небольшое увеличение, пучок все еще имеет то преимущество, что содержит много ресничек. Координация между ресничками может иметь и другие преимущества, выходящие за рамки нашего исследования.

    5. Как насчет распределения рецепторов на ресничке? В настоящий момент авторы предполагают и проводят сравнения только в отношении однородных распределений, связанных с предположением об идеальном поглотителе — конечно, удлиненная форма также представляет возможности для неоднородной локализации рецепторов. Например, известно, что некоторые рецепторы ограничены основанием ресничек, тогда как рецепторы других типов — кончиками ресничек.

    Теперь мы включаем численное моделирование, которое исследует, как расположение датчиков рядом с наконечником влияет на химиочувствительность.В частности, мы рассчитали скорость захвата для ресничек, которые поглощают только часть 25%, 50% или 75%, измеренных от кончика. Скорость захвата естественно снижается, но меньше, чем часть длины непоглощающей реснички. По нашему мнению, локализацию рецепторов трудно интерпретировать, потому что мы не знаем, захватываются ли целевые молекулы непосредственно рецептором, или они сначала неспецифически связываются с мембраной ресничек.

    6. Действуют ли реснички на пределе хемосенсорной способности? Часто говорят, что обнаружение химических молекул происходит на физическом пределе в аппарате подвижности бактерий, каковы доказательства того, что происходит с ресничками? Было бы полезно провести более глубокое обсуждение с подтверждающими цифрами из литературы.

    Оценка в нашем обсуждении показывает, что порог обнаружения для одиночной реснички без потока может находиться в субпикомолярном диапазоне, если время обнаружения составляет 1 секунду. Теоретическая чувствительность увеличивается с увеличением количества ресничек и течением, но уменьшается со средней вязкостью и размером частиц. Точное количественное сравнение чувствительности сложно, но есть несколько исследований, которые показывают чувствительность к концентрациям (в жидкой фазе) значительно ниже 1 пМ.Мы теперь включили две экспериментальные ссылки, сообщающие о записях одиночных нейронов с низкими порогами: Frings и Lindemann (1990) и Zhang, Pacifico, Cawley, Feinstein и Bozza (2013).

    https://doi.org/10.7554/eLife.66322.sa2

    ZFIN Все рисунки, Лепанто и др., 2016

    Инжир.1

    Основные особенности апикальных первичных ресничек в раннем дифференцирующемся нейроэпителии сетчатки. Эмбриональный нейроэпителий сетчатки рыбок данио анализировали с помощью конфокальной микроскопии и ПЭМ. a b Эмбрионы 26 hpf, экспрессирующие Arl13b-GFP (локализованные в первичных ресничках) ( a ) или двойные трансгенные эмбрионы 35 hpf, экспрессирующие Arl13b-GFP и atoh7: gap-RFP (экспрессируемые в предшественниках в течение последнего клеточного цикла и в нейробластах RGC) ( b ) были зафиксированы и проанализированы вместе с использованием конфокальной микроскопии.Показана трехмерная проекция максимальной интенсивности конфокальной стопки толщиной 3 мкм. c Эмбрионы из 26 hpf, экспрессирующие Arl13b-GFP, иммуномечены антителами против ацетилированного тубулина. Показана проекция максимальной интенсивности стопки апикальной области нейроэпителия толщиной 3 мкм. Стрелками показаны первичные реснички с меткой Arl13b-GFP и ацетилированным тубулином. d Единая конфокальная плоскость с деталью стопки, показанной на b . Можно наблюдать клетки, несущие первичную ресничку ( двойная стрелка, ) и экспрессирующие низкие уровни gap-RFP ( полных стрелок, ). e h Микрофотографии ПЭМ, показывающие примеры апикальных первичных ресничек, с полным ( e , скобка ), неполным ( f , скобка — звездочка ) или отсутствующим ресничным карманом ( g ). и h , звездочки ). Также наблюдались первичные реснички в тесном контакте с клетками РПЭ ( ч ). Базальное тело обозначено белой стрелкой. i Поперечный разрез первичной реснички с апикальной локализацией. j Морфологические параметры апикальных первичных ресничек эмбрионов 35 hpf, полученные на основе измерений, выполненных на микрофотографиях ПЭМ. Измеренные характеристики приведены на верхних диаграммах, а значения (среднее ± стандартное отклонение) показаны в нижней таблице. k TEM-микрофотография, показывающая базальное тело (белая стрелка), связанное с апикальной плазматической мембраной, но без аксонемы. l Сравнение длины апикальных первичных ресничек через 26 и 35 лет после оплодотворения. Цифры в скобках представляют количество ресничек / эмбрионов, измеренное в каждом случае.(***) p <0,001, тест Стьюдента t . РПЭ: пигментный эпителий сетчатки. Масштабные линейки: A-B, 20 мкм; C-D, 10 мкм; E, 1 мкм; F-H, 0,5 мкм; I, 0,1 мкм; К, 1 мкм

    Лаборатория Моернера

    Применение визуализации сверхвысокого разрешения в 2D и 3D с использованием одномолекулярной микроскопии с активным контролем (SMACM) и STED в клетках бактерий и млекопитающих

    Текущие члены подгруппы: Dr.Питер Дальберг, доктор Леонхард Моекл, Эшвин Баладжи, Данниэль Маккарти, Аниш Рой, Аннина Сартор, Джиаруи Ван

    ПОСЛЕДНИЕ ДОСТИЖЕНИЯ — прокрутите вниз!

    Основы

    Оптическая флуоресцентная микроскопия — важный инструмент для клеточной биологии, потому что свет можно использовать для неинвазивного зондирования образца при относительно небольшом возмущении образца, что позволяет динамически наблюдать движения внутренних структур в живых клетках, но с разрешением, обычно ограниченным до ~ 250 нм по оптической дифракции.Эпифлуоресцентная микроскопия одиночных молекул обеспечивает разрешение в нанометровом масштабе за счет использования преимущества того факта, что функция рассеяния точки изолированного эмиттера в нанометровом масштабе может быть подобрана с точностью, намного превышающей стандартный дифракционный предел. За последние несколько лет полезность этого метода была расширена до режима биологически релевантных экспериментов при комнатной температуре с умным использованием фотоактивации или других схем активного контроля для управления концентрацией излучения одиночных наноразмерных флуоресцентных меток (PALM, F- ЛАДОНИ, ШТОРМ). 1

    Все такие методы сверхвысокого разрешения основаны на критическом требовании визуализации одномолекулярных эмиттеров нанометрового размера и на использовании активного механизма управления для создания разреженных суб-ансамблей. Для удобства мы называем эти методы группой, используя общий термин, , одномолекулярная микроскопия с активным контролем (SMACM). В экспериментах SMACM структуры, помеченные ансамблем фотоактивируемых флуорофоров, слишком плотных для одновременного отображения, разрешаются в повторяющихся циклах, в каждом из которых активируется только редкое подмножество флуорофоров.Окончательное изображение со сверхвысоким разрешением воссоздается из наложения изображений одной молекулы (с низкой концентрацией).

    Альтернативный метод получения сверхразрешения — использовать STED (Stimulated Emission Depletion Microscopy), изобретенный Стефаном Хеллом, и его варианты 2 , где пучок в форме пончика с темным отверстием в середине используется для гашения или выключения излучение молекул за пределы темной области. Реализованный в конфокальном сканирующем микроскопе, этот метод также обеспечивает разрешение, превышающее предел оптической дифракции.Используя наш самодельный STED-микроскоп, мы исследуем центриолярные белковые структуры в различных клеточных системах за пределами дифракционного предела.

    Совместно с коллегами мы реализовали несколько проектов:

    • Прямая визуализация паттернов локализации белков в бактериальных клетках со сверхвысоким разрешением в сотрудничестве с группой профессора Люси Шапиро, Стэнфорд, с акцентом на надстройку и организацию полярных белков.
    • Визуализация наноразмерных белковых сверхструктур в 3D в клетках.
    • Отслеживание одиночных молекул и визуализация как зонд клеточной передачи сигналов в первичных ресничках.
    • Организация ядерного хроматина.
    • Изображение гликокаликса.
    • Корреляционная микроскопия сверхвысокого разрешения и электронная микроскопия

    Недавние обзоры :

    Питер Д. Дальберг и В. Э. Мёрнер, «Криогенная флуоресценция сверхвысокого разрешения и электронная микроскопия, коррелированные на наноуровне», Ann.Revs. Phys. Chem . 72 (апрель 2021 г.) (DOI: 10.1146 / annurev-Physchem-0

    -051546, опубликовано в Интернете 13 января 2021 г.).

    Леонхард Мёкль и В. Э. Моернер, «Микроскопия сверхвысокого разрешения с отдельными молекулами в биологии и за ее пределами — основы, текущие тенденции и будущие задачи», Perspective Article , J. Am. Chem. Soc. 142 , 17828-17844 (2020) (DOI: 10.1021 / JACS.0c08178, опубликовано в Интернете 9 октября 2020 г.).

    Микаэль П.Баклунд, Мэтью Д. Лью, Адам С. Бакер, Штеффен Дж. Сал и У. Мёрнер, «Роль ориентации молекулярных диполей в флуоресцентной микроскопии одиночных молекул и ее значение для визуализации сверхвысокого разрешения», опубликовано в Minireview, ChemPhysChem . онлайн 30 декабря 2013 г. DOI

    Андреас Гальманн и В. Э. Моернер, «Изучение биологии бактериальных клеток с отслеживанием одиночных молекул и визуализацией сверхвысокого разрешения», Nature Reviews Microbiology 12 , 9-22 (2014), опубликовано в Интернете 16 декабря 2013 года.DOI

    Steffen J. Sahl и W. E. Moerner, «Флуоресцентная визуализация сверхвысокого разрешения с отдельными молекулами», Curr. Opin. Struct. Biol. 23 , 778-787 (2013), опубликовано в Интернете 8 августа 2013 г. DOI

    W. E. Moerner, «Микроскопия за пределами дифракционного предела с использованием активно контролируемых одиночных молекул», J. Microsc . 246 , 213-220 (2012), опубликовано в Интернете 12 апреля 2012 года. DOI

    Мэтью Д.Лью, Стивен Ф. Ли, Майкл А. Томпсон, Сяо-лу Д. Ли и У. Мёрнер, «Фотоконтроль одиночных молекул и наноскопия», в . Оптическая наноскопия в дальнем поле, , П. Тиннефельд, К. Эггелинг и SW Hell, Eds., Springer Series on Fluorescence (Springer, Berlin, Heidelberg, 2012), опубликовано в Интернете 21 февраля 2012 г. DOI

    J. S. Biteen, L. Shapiro и W. E. Moerner, «Изучение белковых надстроек и динамики в живых бактериальных клетках с использованием одномолекулярных изображений и изображений со сверхвысоким разрешением», гл.8 of Single-Molecule Techniques: Methods and Protocols , E. J. G. Peterman и G. J. L. Wuite, Eds., Methods in Molecular Biology Volume 783 (Humana Press, New York, 2011), стр. 139-158. DOI

    М.А. Томпсон, Дж. С. Байтен, С. Дж. Лорд, Н. Р. Конли и У. Мёрнер, «Молекулы и методы для получения изображений со сверхвысоким разрешением», Методы в энзимологии, том 475 , Нильс Г. Уолтер, редактор (Elsevier, Нью-Йорк, 2010 г.) ), Глава 2, стр.27-59. DOI

    J. S. Biteen и W. E. Moerner, «Визуализация одиночных молекул и сверхвысокого разрешения в живых бактериальных клетках», в Cell Biology of Bacteria , L. Shapiro и R. Losick, Eds., Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2010; 2: a000448 (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2011), впервые опубликовано в Интернете 3 февраля 2010 г.

    Криогенные аннотации флуоресценции одиночных молекул для электронной томографии выявляют организацию ключевых белков in situ в Caulobacter

    CIASM — для коррелированных изображений с помощью аннотаций с отдельными молекулами

    Флуоресцентная микроскопия сверхвысокого разрешения и криогенная электронная томография (CET) — мощные методы визуализации для изучения субклеточной организации биомолекул.Флуоресцентная микроскопия сверхвысокого разрешения, основанная на ковалентном мечении, выделяет определенные белки и обладает достаточной чувствительностью для наблюдения отдельных флуоресцентных молекул, но при реконструкциях отсутствует подробный клеточный контекст. CET имеет разрешение на молекулярном уровне, но не имеет специфических и непертурбативных методов внутриклеточного мечения. Здесь мы описываем схему визуализации, которая коррелирует криогенные локализации флуоресценции одиночных молекул с реконструкциями CET. Наш подход обеспечивает локализацию одиночных молекул со средней латеральной точностью 9 нм и относительной ошибкой регистрации между набором локализаций и реконструкцией CET ~ 30 нм.Мы проиллюстрируем рабочий процесс, аннотируя положения трех белков в бактерии Caulobacter crescentus: McpA, PopZ и SpmX. McpA, который является частью массива хеморецепторов, действует как структура проверки, будучи видимым при обоих режимах визуализации. Напротив, PopZ и SpmX не могут быть идентифицированы напрямую в CET. Хотя это и не заметно, PopZ заполняет область на полюсах клетки, в которой отсутствуют электронно-плотные рибосомы. Мы аннотируем положение PopZ с помощью одномолекулярных локализаций и подтверждаем его положение в пределах области исключения рибосомы.Мы также используем местоположения PopZ для обеспечения контекста для локализации SpmX, низкокопийного мембранно-ассоциированного белка, секвестрируемого с помощью PopZ как часть пути передачи сигналов, который приводит к асимметричному делению клеток. Наш корреляционный подход показывает, что SpmX локализуется вдоль одной стороны ячейки и что его протяженность близко соответствует протяженности области PopZ.

    Питер Д. Дальберг, Сомья Саураб, Аннина М. Сартор, Джиаруи Ван, Патрик Митчелл, Ва Чиу, Люси Шапиро, В.Э. Моернер, «Аннотации криогенной флуоресценции одиночных молекул для электронной томографии выявляют in situ организацию ключевых белков в Caulobacter , Proc. Nat. Акад. Sci. (США) 117 , 13937-13944 (2020) (DOI: 10.1073 / pnas.2001849117, опубликовано в Интернете 8 июня 2020 г.). [Слайд]

    Новая фибриллярная структура в компартменте инверсина первичных ресничек, обнаруженная с помощью трехмерной одномолекулярной микроскопии сверхвысокого разрешения с помощью микроскопа DH-PSF

    Первичные реснички во многих типах клеток содержат периаксонемный субкомпартмент, называемый инверсиновым компартментом.Было обнаружено, что в компартменте инверсина собираются четыре белка: INVS, ANKS6, NEK8 и NPHP3. Функция компартмента инверсина неизвестна, но, по-видимому, имеет решающее значение для нормального развития, включая лево-правую асимметрию и гомеостаз почечной ткани. Здесь мы комбинируем визуализацию с высоким разрешением человеческих клеток RPE1, классической модели для изучения первичных ресничек in vitro , с генетическим анализом отношений связывания белок-белок, которые организуют сборку компартментов, чтобы разработать новую структурную модель.Мы наблюдаем, что INVS является основным структурным детерминантом компартмента, состоящего из новых фибриллоподобных субструктур, которые мы идентифицируем здесь с помощью трехмерной визуализации одиночных молекул со сверхвысоким разрешением. Мы обнаружили, что NEK8 и ANKS6 зависят от INVS для локализации в этих фибриллярных сборках и что плотность ANKS6-NEK8 внутри компартмента регулируется с помощью NEK8. Вместе NEK8 и ANKS6 требуются ниже по потоку от INVS для локализации и концентрации NPHP3 внутри отсека. В отсутствие этих вышестоящих компонентов NPHP3 перераспределяется внутри ресничек.Эти результаты обеспечивают более подробную структуру компартмента инверсина и представляют новый пример безмембранного компартмента, организованного межбелковыми взаимодействиями.

    Генриетта В. Беннет *, Анна-Карин Густавссон *, Камилла А. Баяс, Петар Н. Петров, Нэнси Муни, У. Мёрнер и Питер К. Джексон (* равные вклады), «Новая фибриллярная структура во внутреннем отсеке первичные реснички, обнаруженные с помощью трехмерной микроскопии одиночных молекул со сверхвысоким разрешением », Molec.Биол. Cell 31, 619 (2020) (DOI: 10.1091 / mbc.E19-09-0499, опубликовано в Интернете 2 января 2020 г.). [Слайд]

    Асимметричное деление дает клетки-потомки с различными способами зависимого от клеточного цикла метилирования хромосом

    Состояние метилирования, регулируемое клеточным циклом, ДНК Caulobacter опосредует временный контроль активации транскрипции нескольких ключевых регуляторных белков. Ограничение активной ДНК-метилтрансферазы CcrM до определенного времени в клеточном цикле позволяет поддерживать полуметилированное состояние хромосомы во время прогрессирования репликации ДНК.Мы определили, что Caulobacter использует различные механизмы для контроля активности CcrM в клетках-потомках swarmer и stalked. В клетках потомства swarmer предпочтительное связывание протеазы CcrM и Lon с платформой ДНК облегчает деградацию CcrM. В стволовых клетках потомства CcrM секвестрируется на новом клеточном полюсе. Микроскопия локализации одиночных молекул продемонстрировала физическую антикорреляцию между полярно изолированными CcrM и хромосомной ДНК и Lon, таким образом подавляя как повторное метилирование ДНК, так и протеолиз CcrM.Отдельные элементы управления активным CcrM в клетках-потомках swarmer и stalked защищают полу-метилированное состояние ДНК во время репликации хромосом, обеспечивая устойчивость развития клеточного цикла.

    Сяофэн Чжоу, Цзяжуй Ван, Джонатан Херрманн, В. Э. Мёрнер и Люси Шапиро, «Асимметричное деление дает клетки-потомки с различными способами регуляции метилирования хромосом, зависимого от клеточного цикла», Proc. Nat. Акад. Sci. (США) 116 (31) 15661-15670 (2019) (DOI: 10.1073 / pnas.1

    9116, опубликовано в Интернете 17 июля 2019 г.). [Слайд]

    Топологически управляемая непрерывная кристаллизация белка контролирует самосборку бактериального поверхностного слоя

    Многие бактерии и большинство архей обладают поверхностным кристаллическим белковым слоем (S-слой), который окружает их растущую и топологически сложную внешнюю поверхность. Построение макромолекулярной структуры этого масштаба обычно требует локализованного ферментативного аппарата, но регуляторная основа для сборки S-слоя не идентифицирована.Путем маркировки, визуализации со сверхвысоким разрешением и отслеживания белка S-слоя (SLP) C. crescentus мы показываем, что самосборка 2D-белка достаточна для создания и поддержания S-слоя в живых клетках за счет эффективного зарождения и роста кристаллов белка. Мы предлагаем модель, поддерживаемую отслеживанием одной молекулы, посредством которой случайно секретируемые мономеры SLP диффундируют на внешней мембране липополисахарида (LPS) до тех пор, пока не будут включены на краях растущих кристаллов 2D S-слоя. Топология поверхности создает кристаллические дефекты и границы, тем самым направляя сборку S-слоя.Неконтролируемая сборка создает проблемы для терапевтических средств, нацеленных на S-слои. Однако кристаллизация белка как движущая сила эволюции рационализирует разнообразие S-слоев и повышает потенциал для биологически вдохновленных самосборных макромолекулярных наноматериалов.

    Колин Дж. Комерси *, Джонатан Херрманн *, Джошуа Юн, Фатема Джаббарпур, Сяофэн Чжоу, Джон Ф. Номеллини, Джон Смит, Люси Шапиро, Соичи Вакацуки и У. Мёрнер, «Топологически управляемая непрерывная кристаллизация белка контролирует самосборку бактериального поверхностного слоя», Nature Commun . 10 , 2731 (2019) (опубликовано онлайн 21 июня 2019 г.) .DOI [Слайд]

    Количественная микроскопия гликокаликса млекопитающих сверхвысокого разрешения

    Гликокаликс млекопитающих — это сильно гликозилированный внемембранный компартмент, обнаруживаемый почти в каждой клетке. Несмотря на его значимость как для здоровья, так и для болезней, исследования гликокаликса по-прежнему затруднены из-за нехватки методов пространственной классификации его компонентов. Мы комбинируем метаболическое мечение, биоортогональную химию и локализационную микроскопию сверхвысокого разрешения для изображения двух составляющих гликанов клеточной поверхности, N-ацетилгалактозамина (GalNAc) и сиаловой кислоты, с точностью 10–20 нм в 2D и 3D.Этот подход позволяет проводить два измерения: высоту гликокаликса и распределение отдельных сахаров дистальнее мембраны. Эти измерения показывают, что гликокаликс демонстрирует наноразмерную организацию как на клеточных линиях, так и на первичных опухолевых клетках человека. Кроме того, мы наблюдаем увеличение высоты гликокаликса в ответ на переход эпителия в мезенхиму и на активацию онкогенного KRAS. В последнем случае мы прослеживаем увеличение высоты до эффекторного гена GALNT7. Эти данные подчеркивают мощь передовых методов визуализации, позволяющих получить молекулярную и функциональную информацию о биологии гликокаликса и путях рака.

    Леонард Мёкль, Кайвон Педрам, Аниш Р. Рой, Венкатеш Кришнан, Анна-Карин Густавссон, Оливер Дориго, Кэролин Р. Бертоцци и У. Э. Моернер, «Количественная микроскопия гликокаликса млекопитающих со сверхвысоким разрешением», Dev. Cell 49 , статья 4559 (2019) (DOI: 10.1016 / j.devcell.2019.04.035, публикация онлайн 16 мая 2019 г.). DOI [Слайд]

    Выявление наноразмерной морфологии первичной поверхности ресничек с помощью трехмерной флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения и анализа реконструкции поверхности

    Микроскопия сверхвысокого разрешения (SR) использовалась для наблюдения структурных деталей за пределами дифракционного предела ~ 250 нм в различных биологических и материальных системах.Комбинируя этот метод визуализации с алгоритмами компьютерного зрения и топологическими методами, мы выявляем и количественно оцениваем наноразмерную морфологию первичной реснички, крошечной трубчатой ​​клеточной структуры (~ 2-6 м м в длину и 200-300 нм). диаметр). Реснички в клетках млекопитающих выступают из плазматической мембраны и играют важную роль во многих процессах передачи сигналов, связанных с клеточной дифференцировкой и заболеванием. После маркировки отдельных цилиарных трансмембранных белков, в частности Smoothened (SMO), одиночными флуоресцентными метками в фиксированных клетках, мы используем трехмерную (3D) микроскопию одиночных молекул SR для определения их положения с точностью 10-25 нм .Мы получаем плотную пуантилистическую реконструкцию поверхностей многих ресничек, выявляющую большую неоднородность формы мембран. Алгоритм реконструкции поверхности Пуассона (PSR) генерирует мелкую поверхностную сетку, что позволяет нам охарактеризовать наличие деформаций путем количественной оценки кривизны поверхности. При нарушении механизмов внутриклеточного транспорта груза из-за генетического нокаута или обработки клеток низкими молекулами наш количественный анализ кривизны показывает значительные морфологические различия, невидимые с помощью обычных методов флуоресцентной микроскопии.Кроме того, используя дополнительную технику SR, 2-цветную 2D-микроскопию с имитацией истощения эмиссии (STED), мы обнаружили, что цитоскелет в ресничке, аксонема, также имеет аномальную морфологию в мутантных клетках, аналогично нашим 3D результатам на SMO. мерная цилиарная поверхность. Наша работа сочетает в себе 3D-микроскопию SR и вычислительные инструменты для количественной характеристики морфологических изменений первичной реснички при различных обработках и использует STED для обнаружения коррелированных изменений в основной структуре.Этот подход может быть полезен для изучения других представляющих интерес биологических или наноразмерных структур.

    Джошуа Юн, Колин Дж. Комерси, Люсьен Э. Вайс, Лильяна Миленкович, Тим Стернс и У. Мёрнер, «Выявление наноразмерной морфологии первичных ресничек с использованием флуоресцентной микроскопии сверхвысокого разрешения», Biophys. J. 116 , 319 (2019) (DOI: 10.1016 / j.bpj.2018.11.3136, опубликовано в Интернете 7 декабря 2018 г.) DOI [Slide] См. Также ОБЛОЖКУ под публикациями…

    Идентификация PAmKate как красного фотоактивируемого флуоресцентного белка для криогенной визуализации сверхвысокого разрешения с высокой точностью локализации

    Одномолекулярная флуоресцентная микроскопия сверхвысокого разрешения, проводимая в образцах застеклованного льда при криогенных температурах, обеспечивает повышенную точность локализации за счет снижения скорости фотообесцвечивания, безхимического метода быстрой фиксации и возможности корреляции с криогенной электронной микроскопией.Достижение криогенной микроскопии сверхвысокого разрешения требует способности контролировать разреженность эмиссионных этикеток при криогенных температурах. Получение этого контроля представляет собой ключевую проблему для развития этой техники. В этой работе мы идентифицируем красный фотоактивируемый белок PAmKate, который остается активируемым при криогенных температурах. Мы охарактеризовали его активацию как функцию температуры и обнаружили, что активация эффективна при криогенных и комнатных температурах. Мы проводим криогенные эксперименты сверхвысокого разрешения in situ , маркируя PopZ, белок, который, как известно, собирается в микродомен на полюсах модельной бактерии Caulobacter crescentus. Мы обнаружили повышение точности локализации при криогенных температурах по сравнению с комнатной температурой в четыре раза, что связано с уменьшением фотообесцвечивания. В будущих корреляционных исследованиях можно будет использовать слияния PAmKate для особой маркировки интересующих молекул, обеспечивая достоверную идентификацию местоположения с точностью, сопоставимой с разрешением криогенной электронной микроскопии.

    Питер Д. Дальберг, Аннина М. Сартор, Джиаруи Ван, Сомья Саураб, Люси Шапиро и В.Э. Моернер, «Идентификация PAmKate как красного фотоактивируемого флуоресцентного белка для криогенной визуализации со сверхвысоким разрешением, J. Amer. Chem. Soc . 140 , 12310-12313 (2018) (DOI: 10.1021 / jacs.8b05960, опубликовано в Интернете 17 сентября 2018 г.). DOI [Слайд]

    Трехмерная пространственная организация и динамика РНКазы E и рибосом в бактериальных клетках Caulobacter crescentus с помощью отслеживания отдельных частиц и визуализации со сверхвысоким разрешением

    Регулируемая экспрессия гена включает точное внутриклеточное позиционирование и синхронизацию синтеза, деградации, процессинга и трансляции РНК.РНКаза E представляет собой эндорибонуклеазу, которая образует каркас деградосомы РНК у бактерий, ответственный за большую часть оборота мРНК и процессинга РНК. Мы сообщаем о динамической пространственной организации Caulobacter crescentus РНКазы E (РНК-деградосома) и рибосомного белка L1 (рибосома) с использованием трехмерного отслеживания отдельных частиц и микроскопии сверхвысокого разрешения. РНКаза E образовывала кластеры вдоль центральной оси клетки, в то время как слабые кластеры рибосомного белка L1 были развернуты по всей цитоплазме.Эти результаты контрастируют с распределением РНКазы E и рибосом в E. coli , где РНКаза E локализуется совместно с цитоплазматической мембраной, а рибосомы накапливаются в полярных зонах, свободных от нуклеоидов. Как для РНКазы E, так и для рибосом в Caulobacter, мы наблюдали уменьшение ограничения и кластеризации при ингибировании транскрипции и последующем истощении формирующейся РНК, предполагая, что доступность субстрата РНК для процессинга, деградации и трансляции облегчает ограничение и кластеризацию.Важно отметить, что положения кластера РНКазы E коррелировали с субклеточным расположением хромосомных локусов двух высокотранскрибируемых генов рибосомной РНК, предполагая, что функция РНКазы E в процессинге рибосомной РНК происходит в месте синтеза рРНК. Таким образом, компоненты деградосомы РНК и сборки рибосом пространственно-временны организованы в Caulobacter , при этом считывание хромосом служит шаблоном для этой организации.

    Камилла А.Bayas, Jiarui Wang, Marissa K. Lee, Jared M. Schrader, Lucy Shapiro и W. E. Moerner, «Пространственная организация и динамика РНКазы E и рибосом в Caulobacter crescentus », Proc. Nat. Акад. Sci. (США ) 115 , E3712-E3721 (2018). (DOI: 10.1073 / pnas.1721648115, опубликовано в Интернете 2 апреля 2018 г.). DOI [Слайд]

    Новые этикетки: получение изображений живых бактериальных клеток в сверхвысоком разрешении с использованием генетически направленного высокофотостабильного флуоромодуля на основе активирующего флуороген пептида

    Быстрое развитие флуоресцентной микроскопии и методов визуализации значительно улучшило наше понимание механизмов, управляющих клеточными процессами на молекулярном уровне.В частности, методы микроскопии сверхвысокого разрешения преодолевают дифракционный предел, чтобы наблюдать наноразмерные клеточные структуры с беспрецедентной детализацией, а отслеживание отдельных молекул обеспечивает точную динамическую информацию о движениях меченых белков и олигонуклеотидов. Повышенная фотостабильность флуоресцентных меток (т. Е. Максимальное количество испускаемых фотонов до фотообесцвечивания) является критическим требованием для достижения максимального пространственно-временного разрешения любым методом. В то время как получение изображений со сверхвысоким разрешением значительно выиграло от использования очень фотостабильных флуорофоров, нехватка фотостабильных флуоресцентных меток для бактерий ограничила их использование в этих небольших, но важных организмах.В целом флуоресцентные белки излучают примерно в 10 раз меньше фотонов по сравнению с небольшими органическими флуорофорами. В этом исследовании мы сообщаем об использовании высокофотостабильного флуоромодуля, dL5, для генетической маркировки белков в грамотрицательной бактерии Caulobacter crescentus, , что обеспечивает возможность отслеживания белков в долгосрочном масштабе и микроскопию сверхвысокого разрешения. Визуализация dL5 основана на активации флюорогена малахитового зеленого (MG) и может использоваться для редкой маркировки белков, что позволяет обнаруживать отдельные белки у живых бактерий.Сложноэфирное производное MG облегчает его прохождение через стенку / мембрану бактериальной клетки. Комплексы dL5-MG излучают в два раза больше фотонов до фотообесцвечивания по сравнению с органическими красителями, такими как Cy5 и Alexa 647 in vitro ; и в пять раз больше фотонов по сравнению с eYFP in vivo . Мы визуализировали слияния dL5 с тремя различными белками в живых клетках Caulobacter с использованием микроскопии с истощением стимулированной эмиссии (STED), что дало четырехкратное улучшение разрешения по сравнению с визуализацией с ограничением дифракции.Важно отметить, что слияния dL5 с белком промежуточных филаментов CreS значительно менее пертурбативны по сравнению с традиционными слияниями флуоресцентных белков. Насколько нам известно, это первая демонстрация использования белков, активирующих флуороген, для визуализации живых бактерий со сверхвысоким разрешением.

    Саумья Саураб, Адам М. Перес, Колин Дж. Комерси, Люси Шапиро и В. Э. Моернер, «Визуализация живых бактериальных клеток со сверхвысоким разрешением с использованием генетически-направленного высокофотостабильного флуоромодуля», J.Амер. Chem. Soc. 138 (33), pp 10398–10401 (2016) (DOI: 10.1021 / jacs.6b05943, дата публикации в Интернете 1 августа 2016 г.). DOI [Слайд]

    Polar-PAINT: улучшенная визуализация ДНК с использованием микроскопии сверхвысокого разрешения и одновременных измерений ориентации отдельных молекул — определение азимутального угла и колебания, молекула за монекулой

    Измерения ориентации одиночных молекул обеспечивают беспрецедентное понимание множества биологических и полимерных систем.Мы сообщаем о простом и высокопроизводительном методе измерения азимутальной ориентации и динамики вращения отдельных флуоресцентных молекул, который совместим с локализационной микроскопией. Наш метод включает модуляцию поляризации возбуждающего лазера и анализ соответствующих интенсивностей, излучаемых отдельными молекулами красителя, и их амплитуд модуляции. Чтобы продемонстрировать наш подход, мы используем интеркалирующие и связывающие бороздки красители и подход PAINT для получения сверхразрешенных изображений растянутых цепей ДНК посредством включения индуцированной связыванием флуоресценции.Объединив наши данные изображения с тысячами измерений ориентации молекул красителя, мы разрабатываем средства исследования структуры отдельных цепей ДНК, а также характеристики взаимодействий краситель-ДНК. Этот подход может быть многообещающим в качестве метода мониторинга изменений конформации ДНК в результате ДНК-связывающих белков.

    Адам Э. Бакер, Морис Й. Ли и У. Э. Моернер, «Улучшенная визуализация ДНК с использованием микроскопии сверхвысокого разрешения и одновременных измерений ориентации одиночных молекул», Optica 3 , 659-666 (2016).(DOI: 10.1364 / optica.3.000659, опубликовано в Интернете 17 июня 2016 г.). DOI [Слайд]

    Определение вращательной подвижности отдельной молекулы по единственному изображению — формализм M-матрицы и его собственные значения

    В последние десятилетия измерения ориентационной свободы, с которой отдельная молекула может вращаться или «качаться» вокруг фиксированной оси, предоставили исследователям бесценные ключи к разгадке основного поведения множества биологических систем. В этой статье мы предлагаем процедуру измерения и анализа данных на основе изображения, полученного с помощью широкопольного флуоресцентного микроскопа, для количественного различения отдельных молекул, которые обладают различной степенью вращательной подвижности.Предлагаемый нами метод особенно применим в случаях, когда молекула совершает вращательные движения в масштабе времени, намного быстрее, чем частота кадров камеры, используемой для записи флуоресцентных изображений. В отличие от доступных в настоящее время методов, сложное оборудование для модуляции поляризации света, освещающего образец, не требуется. Дополнительная поляризационная оптика может быть вставлена ​​в тракт визуализации микроскопа для достижения превосходной точности измерения, но это не обязательно. Мы представляем теоретический анализ, описываем формализм M-матрицы вторых моментов дипольного момента и смысл его собственных значений, а также сравниваем нашу технику с численным моделированием с использованием типичных экспериментальных параметров для визуализации одиночных молекул.

    Адам С. Бакер и У. Э. Моернер, «Определение вращательной подвижности отдельной молекулы из одного изображения: численное исследование», Optics Express 23 , 4255-4276 (2015). (DOI: 10.1364 / OE.23.004255, опубликовано в Интернете 11 февраля 2015 г.). DOI [Слайд]

    Расширение микроскопии одиночных молекул с помощью оптической обработки Фурье: модуляция электрического поля молекулярного излучения в задней фокальной плоскости

    В этой статье рассматривается недавнее применение оптической обработки Фурье в давно установившейся, но все еще расширяющейся области визуализации и микроскопии одиночных молекул.Разнообразные исследования отдельных молекул могут извлечь выгоду из дополнительной информации об изображении, которую можно получить, модулируя плоскость Фурье или зрачка широкоугольного микроскопа. После краткого обзора нескольких текущих приложений мы представляем исчерпывающую и эффективную с вычислительной точки зрения теоретическую модель для моделирования флуоресценции одиночных молекул при ее распространении через систему визуализации. Кроме того, мы описываем, как можно моделировать фазо-амплитудно-модулирующую оптику, вставленную в тракт визуализации, особенно в плоскости Фурье.Фактически, распространяющееся электрическое поле света от молекулы в задней фокальной плоскости можно заставить отказаться от дополнительной информации о каждой молекуле путем разумного выбора оптики. Наконец, мы обсудим избранные недавние применения методов обработки Фурье для измерения ориентации. глубина и вращательная подвижность отдельных флуоресцентных молекул.

    Адам С. Бакер и У. Э. Мёрнер, «Расширение микроскопии одиночных молекул с помощью оптической обработки Фурье», Джеймс Скиннер Festschrift, J.Phys. Chem. B 118 , 8313-8329 (2014) (DOI: 10.1021 / jp501778z, опубликовано в Интернете 18 апреля 2014 г.). DOI [Слайд]

    Мечение поверхностей живых клеток малыми молекулами для трехмерной микроскопии сверхвысокого разрешения

    Для получения точных изображений клеточной поверхности флуоресцентно меченых бактерий требуются методы сверхвысокого разрешения, поскольку размер этих клеток порядка дифракционного предела. В этой работе мы представляем фотоуправляемый низкомолекулярный излучатель спиролактама родамина, подходящий для нетоксичного и специфического мечения внешней поверхности клеток для трехмерной (3D) визуализации сверхвысокого разрешения (SR).Обычные спиролактамы родамина переходят в излучающую форму с помощью УФ-излучения; однако эти длины волн могут повредить клетки. Мы расширили возможности фотопереключения на видимые длины волн> 400 нм с помощью итеративного синтеза и спектроскопической характеристики, оптимизируя замену на спиролактаме. Кроме того, функционализированное производное N-гидроксисукцинимида сделало возможным ковалентное мечение аминов на поверхности живых клеток Caulobacter crescentus . Полученные 3D-реконструкции меченой клеточной поверхности с помощью SR демонстрируют однородный и специфический отбор проб с тысячами локализаций на клетку и превосходную точность локализации по x, y и z.Распределение длин клеточных стеблей (клеточная структура субдифракционного размера) было определено количественно для смешанной популяции клеток. Эксперименты с преследованием пульса определили участки роста клеточной поверхности. Ковалентное мечение с помощью оптимизированной метки спиролактама родамина обеспечивает общую стратегию исследования поверхности живых клеток с высокой специфичностью и разрешением до 10-20 нм.

    Марисса К. Ли, Прабин Рай, Джаррод Уильямс, Роберт Дж. Твиг и У. Э.Мёрнер, «Мечение малых молекул поверхности живых клеток для трехмерной микроскопии сверхвысокого разрешения», J. Amer. Chem. Soc . . 136 , 14003-14006 (2014) (DOI: 10.1021 / ja508028h), опубликовано в Интернете 15 сентября 2014 г. DOI [Slide]

    Бактериальный каркас PopZ в Caulobacter направляет полюс-специфическую сегрегацию центромер

    Бактерии используют системы разделения, основанные на ParA ATPase, для активной мобилизации и пространственной организации молекулярных грузов по всей цитоплазме.Бактерия Caulobacter crescentus использует систему разделения на основе ParA для отделения вновь реплицированных центромер хромосомы на противоположных полюсах клетки. Здесь мы демонстрируем, что каркас Caulobacter PopZ создает организующий центр на полюсе клетки, который активно регулирует перенос полярных центромер с помощью системы разделения ParA. По мере того как сегрегация продолжается, ParB-связанный центрерный комплекс перемещается путем постепенного разборки ParA из связанной с нуклеоидом структуры. Используя микроскопию сверхвысокого разрешения, мы показываем, что высвобожденный ParA рекрутируется непосредственно в сайты связывания в трехмерной ультраструктуре, состоящей из PopZ на полюсе клетки, тогда как комплекс ParB-центромера остается на периферии структуры PopZ.Рекрутирование ParA в PopZ стимулирует сборку ParA на нуклеоиде вблизи PopZ-проксимального полюса клетки. Мы идентифицируем мутации в PopZ, которые позволяют сборку каркаса, но, в частности, отменяют взаимодействия с ParA, и демонстрируют, что взаимодействия PopZ / ParA необходимы для правильной сегрегации хромосом in vivo. Мы предполагаем, что во время сегрегации PopZ секвестрирует свободный ParA и индуцирует проксимальную к мишени регенерацию ДНК-связывающей активности ParA, чтобы усилить процессивную и полюсно-направленную сегрегацию центромер, предотвращая обратное развитие сегрегации.PopZ, следовательно, функционирует как комплекс полярных концентраторов на полюсе клетки, чтобы напрямую регулировать направленность и место назначения механизма митотической сегрегации.

    Jerod L. Ptacin, Andreas Gahlmann, Grant R. Bowman, Adam M. Perez, Alexander R. S. von Diezmann, Michael R. Eckart, W. E. Moerner и Lucy Shapiro, «Бактериальный каркас направляет сегрегацию центромер, специфичную для полюсов», Proc. Nat. Акад. Sci. (США) 111 , E2046-E2055 (2014), опубликовано в Интернете 28 апреля 2014 г.DOI [Слайд]

    STED Microscopy: Cby1 способствует рекрутированию Ahi1 в кольцевой домен на границе центриоль-реснички и способствует правильному образованию и функции ресничек.

    Дефекты центросомы и функции ресничек связаны с фенотипически связанными синдромами, называемыми цилиопатиями. Cby1, ортолог белка Drosophila Chibby у млекопитающих, локализуется в зрелых центриолях, важен для цилиогенеза в многокомпонентном эпителии дыхательных путей у мышей и противодействует канонической передаче сигналов Wnt посредством прямой регуляции β-catenin.Мы сообщаем, что делеция гена Cby1 мышей приводит к кистозным почкам, фенотипу, общему для цилиопатий, и что Cby1 способствует образованию первичных ресничек и привлечению ресничек белка синдрома Жубера Arl13b. Локализация Cby1 на дистальном конце зрелых центриолей зависит от центриольного белка Ofd1. Микроскопия сверхвысокого разрешения с использованием как трехмерных SIM, так и STED показывает, что Cby1 локализуется в кольце ∼250 нм на дистальном конце зрелой центриоли, в непосредственной близости от Ofd1 и Ahi1, компонента переходной зоны между центриолью и ресничкой.Количество центриолей Ahi1, но не Ofd1, снижается в Cby1 — / — клетках. Это указывает на то, что Cby1 необходим для эффективного рекрутирования Ahi1, обеспечивая возможный молекулярный механизм дефекта цилиогенеза в Cby1 — / — клетках.

    Инь Лун Ли, Джошуа Санте, Колин Дж. Комерси, Бенджамин Сайдж, Луис Ф. Менезес, Фэн-Цянь Ли, Грегори Дж. Гермино, У. Мёрнер, Кен-Ичи Такемару и Тим Стернс: «Cby1 продвигает вербовку Ahi1 в кольцеобразный домен на границе центриоль-ресничка и способствует правильному образованию и функционированию ресничек », Mol.Биол. Cell 25 (19) 2919-2933 (2014), опубликовано в Интернете 7 августа 2014 года. DOI [Slide]

    Количественная многоцветная субдифракционная визуализация ультраструктур бактериальных белков в 3D

    Мы демонстрируем количественную многоцветную трехмерную субдифракционную визуализацию структурной организации слитых флуоресцентных белков у живых бактерий Caulobacter crescentus . Учитывая точность локализации одной молекулы 20-40 нм, гибкий алгоритм регистрации изображений с локальным взвешиванием имеет решающее значение для точного объединения данных сверхвысокого разрешения с ошибкой <10 нм.Простые диэлектрические фазовые маски с рельефом поверхности реализуют реакцию двойной спирали на двух длинах волн, чтобы различать две разные флуоресцентные метки и количественно и точно локализовать их относительно друг друга в 3D. Эта работа демонстрирует, что подход DH-PSF к трехмерной локализации может быть легко реализован с минимальной модификацией обычного флуоресцентного микроскопа.

    Андреас Гальманн, Джерод Л. Птацин, Джинни Гровер, Шон Квирин, Александр Р. С. фон Дицманн, Марисса К.Ли, Микаэль П. Баклунд, Люси Шапиро, Рафаэль Пиестун и В. Э. Моернер, «Количественная многоцветная субдифракционная визуализация ультраструктур бактериальных белков в трех измерениях», Nano Lett. 13 , 987-993 (2013), опубликовано в Интернете 15 февраля 2013 года. DOI [Слайд]

    Ферментативная активация нитроарилфлуорогенов в живых бактериях для локализационной микроскопии с активацией ферментативного обмена за пределами дифракционного предела

    Многие современные методы визуализации сверхвысокого разрешения, основанные на флуоресценции одиночных молекул, требуют преобразования темного флуорогена в яркий излучатель для управления концентрацией излучателя.Мы синтезировали и охарактеризовали нитроарилфлуороген, который с помощью фермента нитроредуктазы может превращаться в яркий двухтактный флуорофор с красным светом. Синтез модельных соединений и оптическая спектроскопия идентифицируют гидроксиламинопроизводное как флуорофор продукта, который является ярким и обнаруживается на уровне одной молекулы для флуорогенов, прикрепленных к поверхности. Кинетический анализ раствора показывает ожидаемую зависимость скорости Михаэлиса-Ментен как от НАДН, так и от концентрации флюорогена.Генерация низких концентраций одномолекулярных эмиттеров с помощью ферментативных оборотов используется для извлечения субдифракционной информации о локализации как флуорофоров, так и ферментов нитроредуктазы в клетках. Микроскопия с активацией локализации с энзиматическим оборотом (ETALM) является дополнительным механизмом к фотоактивации и миганию для управления испусканием одиночных молекул на изображение за пределами дифракционного предела.

    Марисса К. Ли, Джаррод Уильямс, Роберт Дж. Твиг, Цзянхун Рао и У.Э. Моернер, «Ферментативная активация нитроарилфлюорогенов в живых бактериальных клетках для микроскопии с активацией ферментативным обменом», Chemical Science 4 (1), 220-225 (2013), опубликовано в Интернете 5 октября 2012 г. DOI [Слайд]

    Флуоресцентные сакситоксины для визуализации живых клеток одиночных управляемых напряжением каналов ионов натрия за пределами оптической дифракции

    Желание лучше понять роль потенциалзависимых натриевых каналов (NaV) в передаче сигнала и их нарушении регуляции при определенных болезненных состояниях мотивирует разработку высокоточных инструментов для их исследования.Природа разработала набор низкомолекулярных агентов, включая яд моллюсков (+) — сакситоксин, которые связываются с внеклеточными порами некоторых изоформ NaV. Как описано в этом отчете, химический синтез de novo позволил получить флуоресцентно меченые производные (+) — сакситоксина, STX-Cy5 и STX-DCDHF, которые демонстрируют обратимое связывание с NaV в живых клетках. Исследования электрофизиологии и конфокальной флуоресцентной микроскопии подтверждают, что эти красители на основе STX действуют как сильнодействующие и селективные метки NaV.Полезность этих зондов подчеркивается в экспериментах по визуализации одиночных молекул и сверхвысокого разрешения, которые выявляют распределения NaV, выходящие далеко за пределы оптической дифракции в субклеточных элементах, таких как нейритные шипы и филоподии.

    Элисон Э. Ондрус *, Сяо-лу Д. Ли *, Шигеки Иванага, Уильям Х. Парсонс, Брайан М. Андресен, У. Мёрнер и Дж. Дюбуа (равные вклады), «Флуоресцентные сакситоксины для визуализации живых клеток одиночных Управляемые напряжением каналы ионов натрия за пределами оптической дифракции », Chemistry and Biology 19 , 902-912 (2012), опубликовано в Интернете 26 июля 2012 г.(* равные вклады) DOI [Слайд]

    STED-микроскопия с оптимизированной плотностью маркировки выявляет 9-кратное расположение центриольного белка

    Флуоресцентная микроскопия сверхвысокого разрешения может достигать разрешения, превышающего предел оптической дифракции, частично сокращая разрыв между традиционной оптической визуализацией и электронной микроскопией для выяснения субклеточной архитектуры. Центриоль, ключевой компонент механизма клеточного контроля и деления, имеет диаметр 250 нм, пространственный масштаб, в котором методы сверхвысокого разрешения, такие как микроскопия стимулированного истощения (STED), могут предоставить ранее недоступные детали.Мы используем STED с разрешением 60 нм, чтобы продемонстрировать, что белок Cep164 дистального придатка центриоли локализован в 9 кластерах, расположенных вокруг кольца диаметром ~ 300 нм, и количественно оценить влияние плотности мечения в иммунофлуоресцентной микроскопии STED. Мы обнаружили, что плотность мечения резко влияет на наблюдаемое количество, размер и яркость меченых кластеров Cep164, и оценили среднее количество вторичных меток антител на кластер. Расположение морфологически сходно в центриолях как пролиферирующих клеток, так и дифференцированных мультицилифицированных клеток, подтверждая связь этой структуры с функцией.Наши измерения STED в отдельных центриолях согласуются с результатами, полученными с помощью электронной микроскопии, которые включают усреднение по ансамблю или очень разные условия подготовки образцов, что позволяет предположить, что мы достигли прямого измерения белка центриолей путем тщательной оптимизации плотности мечения.

    Лана Лау, Инь Лун Ли, Штеффен Дж. Саль, Тим Стернс и В. Э. Моернер, «Микроскопия STED с оптимизированной плотностью маркировки выявляет 9-кратное расположение центриольного белка», Biophys.J. 102 , 2926-2935 (2012) опубликовано в Интернете 19 июня 2012 года. DOI [Slide]

    Визуализация в сверхвысоком разрешении нуклеоид-ассоциированного белка HU в Caulobacter crescentus

    Мало что известно о структуре и функциях большинства нуклеоид-ассоциированных белков (NAP) у бактерий. Одна из причин этого заключается в том, что распределение и структура белков затемняются дифракционным пределом при стандартной широкоугольной и конфокальной флуоресцентной визуализации.В частности, мало внимания уделяется распределению HU, который является наиболее распространенным NAP. В этом исследовании мы изучаем распределение HU в Caulobacter crescentus , используя комбинацию флуоресцентной визуализации сверхвысокого разрешения (SR) и статистики пространственных точек. Просто увеличив мощность лазера, можно заставить отдельные молекулы флуоресцентного слияния белков HU2-eYFP мигать, чтобы получить изображение SR с одним источником возбуждения. Путем количественной оценки с помощью К-теста Рипли и сравнения с моделированием Монте-Карло мы обнаруживаем, что белок немного сгруппирован в основном с равномерным распределением по стадиям роевого и стеблевого клеточного цикла, но более сгруппирован в предделительных клетках.Методы, представленные в этой статье, должны иметь широкое применение в будущем исследовании прокариотических NAP.

    Стивен Ф. Ли *, Майкл А. Томпсон *, Моника Шварц, Люси Шапиро и У. Мёрнер, «Визуализация в сверхвысоком разрешении нуклеоид-ассоциированного белка HU в Caulobacter crescentus », Biophys. J. Lett. 100 , L31-L33 (2011). SIandMovies, DOI [Slide]

    Новый фотоактивируемый органический флуорофор позволяет получать изображения целевых белков со сверхвысоким разрешением в фиксированных и живых клетках

    Для методов визуализации со сверхвысоким разрешением, основанных на последовательной визуализации разреженных подмножеств отдельных молекул, требуются флуорофоры, излучение которых можно фотоактивировать или переключать с помощью фотопереключения.Поскольку типичные органические флуорофоры могут излучать значительно больше фотонов, чем средние флуоресцентные белки, органические флуорофоры имеют потенциальное преимущество в схемах визуализации сверхвысокого разрешения, но необходимо обеспечить нацеливание на определенные клеточные белки. Мы сообщаем о разработке и применении на основе HaloTag специфичных для мишеней азидо-DCDHF, класса фотоактивируемых пушпульных флуорогенов, которые производят яркие флуоресцентные метки, подходящие для визуализации одиночных молекул со сверхвысоким разрешением в живых бактериальных клетках и фиксированных клетках млекопитающих.

    Сяо-лу Д. Ли, Самуэль Дж. Лорд, Шигеки Иванага, Ке Чжан, Хексин Се, Джаррод К. Уильямс, Хуэй Ван, Грант Р. Боуман, Эрин Д. Гоули, Люси Шапиро, Роберт Дж. Твиг, Цзянхун Рао и У. Мёрнер, «Визуализация белков-мишеней в фиксированных и живых клетках со сверхвысоким разрешением с использованием фотоактивируемых органических флуорофоров», J. Amer. Chem. Soc. 132, 15099-15101 (2010), опубликовано в Интернете 11 октября 2010 г. [Слайд] [ ссылка на журнал]

    Веретенообразный аппарат для разделения бактериальных хромосом

    До недавнего времени считалось, что специальный митотический аппарат, который разделяет вновь реплицированные хромосомы на дочерние клетки, является уникальным для эукариотических клеток.Здесь мы демонстрируем, что бактерия Caulobacter crescentus разделяет свою хромосому с помощью аппарата разделения (Par), который имеет удивительное сходство с веретенами эукариот. Мы показываем, что АТФаза ParA C. crescentus образует линейные полимеры in vitro и собирается в узкую линейную структуру in vivo, обнаруженную с помощью визуализации сверхвысокого разрешения. Связывающий центромеры белок ParB связывается со структурами ParA и дестабилизирует их in vitro. Мы предполагаем, что эта стимулируемая ParB деполимеризационная активность ParA перемещает центромеру к противоположному полюсу клетки посредством броуновского храпового механизма сожженного моста.Наконец, мы идентифицируем полюс-специфический белок TipN1, 2 как новый компонент системы Par, который необходим для поддержания направленности переноса ДНК к новому полюсу клетки. Наши результаты проясняют механизм сегрегации бактериальных хромосом, который имеет основные принципы работы, аналогичные митотическим машинам эукариот, включая поливалентный белковый комплекс в центромере, который стимулирует динамическую разборку полимеров для перемещения хромосом в дочерние компартменты.

    Джерод Л.Птацин, Стивен Ф. Ли, Итан С. Гарнер, Эстебан Торо, Майкл Эккарт, Луис Р. Комолли, W.E. Мёрнер и Люси Шапиро, «Веретенообразный аппарат управляет сегрегацией бактериальных хромосом», Nature Cell Biology 12 , 791-798 (2010), опубликовано в Интернете 25 июля 2010 г. [Слайд] [ссылка на журнал]

    Фотоактивируемые двухтактные флуорофоры образуют общий класс и позволяют наносить флуорогенные фотоаффинные метки

    Темные азидо-пушпульные хромофоры обладают способностью фотоактивироваться с образованием ярких флуоресцентных меток, подходящих для визуализации одиночных молекул.При освещении арилазидная функциональная группа флюорогенов участвует в фотохимическом превращении в ариламин, таким образом восстанавливая поглощение с переносом заряда и флуоресценцию. Ранее мы сообщали, что одно соединение, DCDHF-V-P-азид, было фотоактивируемым. Здесь мы демонстрируем, что процесс фотоактивации азида в амин обычно применим к множеству двухтактных хромофоров, и характеризуем фотофизические параметры, включая квантовый выход фотопреобразования, фотостабильность и коэффициент включения.Азидо-пушпульные флуорогены представляют собой новый класс фотоактивируемых одномолекулярных зондов для флуоресцентного мечения и микроскопии сверхвысокого разрешения. Наконец, мы демонстрируем, что фотоактивированные пушпульные красители могут вставляться в связи соседних биомолекул, одновременно образуя ковалентную связь и становясь флуоресцентными (флуорогенное фотоаффинное мечение).

    S. J. Lord, H-L. Д. Ли, Р. Самуэль, Р. Вебер, Н. Лю, Н. Р. Конли, М. А. Томпсон, Р. Дж. Твиг и В. Э. Моернер, «Азидо-толкающие флюорогены фотоактивируются для получения ярких флуоресцентных этикеток», опубликованная в J.Phys. Chem. B (Michael R. Wasielewski Festschrift), опубликовано в Интернете 27 октября 2009 г., doi: 10.1021 / jp0r. [ссылка на журнал]

    Получение изображений сверхвысокого разрешения в живых клетках C. Crescentus с использованием Photoswitchable EYFP

    Большинство экспериментов SMACM основаны на специализированных фотоактивируемых или фотопереключаемых флуоресцентных белковых метках. Однако в нашей лаборатории мы показали, что это не обязательно. Скорее, мы использовали слияния с общим флуоресцентным белком EYFP для выполнения визуализации in vivo со сверхвысоким разрешением у живых бактерий.Мы также пользуемся преимуществом того факта, что вместо фотоактивации EYFP можно реактивировать фиолетовым светом после видимого фотообесцвечивания. 3 Чтобы устранить ограничения, возникающие из-за физиологически установленных верхних границ концентрации флуорофоров, мы используем темные периоды замедленной съемки, чтобы позволить движениям одной молекулы заполнить нитевидные структуры, увеличивая эффективную концентрацию метки, локализуя максимум каждого эмиттера. один раз на место с ограниченным разрешением.Мы впервые визуализируем зависящие от клеточного цикла надстройки бактериального белка актина MreB в живых клетках C. crescentus 3 с разрешением ниже 40 нм, что показывает, что EYFP является полезным эмиттером для in vivo. сверхвысокое разрешение внутриклеточных структур в бактериальных клетках.

    J.S. Biteen, M.A. Thompson, N.K. Целентис, Г. Боуман, Л. Шапиро и У. Moerner, Nature Methods 5, 947 (15 сентября 2008 г.) [Слайд] [ссылка на журнал: Nature Meth.]

    Новые фотоактивируемые одномолекулярные флуорофоры

    В течение нескольких лет мы изучали свойства пушпульных флуорофоров, содержащих донор амина, ковалентно связанный с акцептором дицианометилендигидрофурана (DCDHF), описанный в другом месте на этих страницах. В этом новом усилии мы создали новый класс фотоактивируемых одномолекулярных флуорофоров, заменив амин азидом (A). При длинноволновой накачке на 594 нм флуорогенные молекулы азидо-DCDHF темные, но применение активирующего света низкой интенсивности на 407 нм преобразует азид в амин (B), восстанавливая донорно-акцепторный характер, поглощение с красным смещением и яркое флуоресцентное излучение.Поскольку в этом предварительном исследовании эмиттеры специально не нацелены, флуорофоры либо диффундируют в цитозоле, либо прикрепляются к относительно неподвижным белкам посредством встраивания в связи C-C.

    С. Дж. Лорд, Н. Р. Конли, Х.-л. Д. Ли, Р. Самуэль, Н. Лю, Р. Дж. Твиг, В. Э. Моернер, JACS 130, 9204 (2008) [Слайд] [ссылка на журнал: JACS]

    Ковалентные гетеродимеры Cy3-Cy5 для визуализации сверхвысокого разрешения

    Ковалентные гетеродимеры флуорофоров Cy3 и Cy5 были получены из коммерчески доступных исходных материалов и охарактеризованы на уровне одной молекулы.Эта система ведет себя как дискретный молекулярный фотопереключатель, в котором фотовозбуждение Cy5 приводит к испусканию флуоресценции или, с гораздо меньшей вероятностью, заставляет Cy5 переходить в долгоживущее, но метастабильное темное состояние. Фотоиндуцированное восстановление излучающего Cy5 достигается за счет возбуждения очень низкой интенсивности (5 Вт / см2) флуорофора Cy3 на более короткой длине волны. Подобная система, состоящая из проксимальных, но не ковалентно связанных Cy3 и Cy5, нашла применение в микроскопии стохастической оптической реконструкции (STORM), методике, основанной на локализации одной молекулы, для визуализации со сверхвысоким разрешением, которая требует фотопереключения.Ковалентные гетеродимеры Cy3-Cy5, описанные в данном документе, устраняют необходимость в вероятностных методах размещения Cy3 и Cy5 в непосредственной близости для обеспечения возможности фотопереключения. В качестве доказательства принципа, эти гетеродимеры были применены для визуализации с высоким разрешением структур трубчатых стеблей живых бактериальных клеток Caulobacter crescentus (желтые на рисунке).

    N. R. Conley, J. S. Biteen, W. E. Moerner, J. Phys. Chem. B Letters 112, 11878 (2008) [Слайд] [ссылка на журнал: JPC B Letter]

    Одноместный Направляются молекулы бактериального актина MreB Движение в клетках Caulobacter Crescentus 4
    С.Ю. Ким, З. Гитай, А. Кинкхабвала, Л. Шапиро и В. Э. Моернер, PNAS 103, 10929 (2006) [Полная Текст] [Журнал ссылка] [Поддержка материал] [фильм1] [фильм2] [фильм3] [movie4]

    1. Э. Бетциг, Г. Х. Паттерсон, Р. Суграт, О. Линдвассер, С. Оленич, И.С. Бонифачино, М.В.Дэвидсон, Дж.Липпинкотт-Шварц и Х. Hess, «Визуализация внутриклеточных флуоресцентных белков с нанометровым разрешением», Science , 2006, 313, 1642-1645; MJ Rust, M. Bates и X. Zhuang, «Получение изображений с субдифракционным пределом с помощью микроскопии стохастической оптической реконструкции (STORM)», Nature Meth. , 2006, 3, 793-795; S.T. Гесс, Т. Гирираджан и М.Д. Мейсон, «Визуализация сверхвысокого разрешения с помощью флуоресцентной фотоактивационной локализационной микроскопии», Biophys. J. , 2006, 91, 4258-4272.W. E. Moerner, «Новые направления в визуализации и анализе одиночных молекул», Приглашенная перспектива, Proc. Nat. Акад. Sci. (США) 104 , 12596-12602 (2007).
    2. С. В. Хелл, «Оптическая наноскопия в дальней зоне», Science 2007, 316, 1153-1158.
    3. Р.М. Диксон, А. Cubitt, R.Y. Цзянь, В. Мёрнер, «Мигание и переключение отдельных молекул зеленого флуоресцентного белка», Nature , 1997, 388, 355-358.
    4. С.Ю. Ким, З. Гитай, А. Кинкхабвала, Л. Шапиро, У. Моернер, «Отдельные молекулы бактериального актина MreB совершают направленное беговое движение в Caulobacter crescentus », PNAS , 2006, 103, 10929-10934.

    TGF-β1 увеличивает проницаемость ресничного эпителия дыхательных путей за счет перераспределения клаудина 3 из плотного соединения в ядра клеток

  • 1.

    Abdollah S, Macías-Silva M, Tsukazaki T, Hayashi H, Attisano L, Wrana JL (1997) TβRI фосфорилирование Smad2 на Ser465 и Ser467 необходимо для образования комплекса Smad2-Smad4 и передачи сигналов.J Biol Chem 272: 27678–27685. https://doi.org/10.1074/jbc.272.44.27678

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 2.

    Abe A, Takano K, Kojima T, Nomura K, Kakuki T, Kaneko Y, Yamamoto M, Takahashi H, Himi T (2016) Интерферон-гамма усиливает функцию эпителиального барьера за счет усиления экспрессии клаудина-7 у человека. эпителий протока поднижнечелюстной железы. J Mol Histol 47: 353–363. https://doi.org/10.1007/s10735-016-9667-2

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 3.

    Amin K, Lúdvíksdóttir D, Janson C, Nettelbladt O, Bjórnsson E, Roomans GM, Boman G, Sevéus L, Venge P (2000) Воспаление и структурные изменения в дыхательных путях пациентов с атопической и неатопической астмой. Am J Respir Crit Care Med 162: 2295–2301. https://doi.org/10.1164/ajrccm.162.6.91

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 4.

    Annes JP, Chen Y, Munger JS, Rifkin DB (2004) Интегрин αvβ6-опосредованная активация латентного TGF-β требует латентного TGF-β связывающего белка-1.J Cell Biol 165: 723–734. https://doi.org/10.1083/jcb.200312172

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 5.

    Bechara RI, Pelaez A, Palacio A, Joshi PC, Hart CM, Brown LAS, Raynor R, Guidot DM (2005) Ангиотензин II опосредует истощение глутатиона, трансформируя экспрессию фактора роста-β1 и дисфункцию эпителиального барьера в легкое алкогольной крысы. Am J Physiol — Lung Cell Mol Physiol 289: 363–370.https://doi.org/10.1152/ajplung.00141.2005

    CAS Статья Google Scholar

  • 6.

    Boucher RC (2019) Мукообструктивные заболевания легких. N Engl J Med 380: 1941–1953. https://doi.org/10.1056/NEJMra1813799

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 7.

    Chen SP, Zhou B, Willis BC, Sandoval AJ, Liebler JM, Kim KJ, Ann DK, Crandall ED, Borok Z (2005) Эффекты трансдифференцировки и EGF на экспрессию изоформы клаудина в альвеолярных эпителиальных клетках.J Appl Physiol 98: 322–328. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00681.2004

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 8.

    Clement CA, Ajbro KD, Koefoed K, Vestergaard ML, Veland IR, HenriquesdeJesus MPR, Pedersen LB, Benmerah A, Andersen CY, Larsen LA, Christensen ST (2013) Передача сигналов TGF-β связана с эндоцитозом в область кармана первичной реснички. Cell Rep 3: 1806–1814. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2013.05.020

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 9.

    Costes SV, Daelemans D, Cho EH, Dobbin Z, Pavlakis G, Lockett S (2004) Автоматическое и количественное измерение колокализации белок-белок в живых клетках. Biophys J 86: 3993–4003. https://doi.org/10.1529/biophysj.103.038422

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 10.

    Coyne CB, Gambling TM, Boucher RC, Carson JL, Johnson LG (2003) Роль взаимодействий клаудина в проницаемости плотных соединений дыхательных путей. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 285: L1166 – L1178. https://doi.org/10.1152/ajplung.00182.2003

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 11.

    Cuevas ME, Gaska JM, Gist AC, King JM, Sheller RA, Todd MC (2015) Эстроген-зависимая экспрессия и субклеточная локализация белка плотного соединения клаудина-4 в клетках рака эндометрия HEC-1A.Инт Дж. Онкол 47: 650–656. https://doi.org/10.3892/ijo.2015.3030

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 12.

    Curry-McCoy TV, Venado A, Guidot DM, Joshi PC (2013) Прием алкоголя нарушает функцию альвеолярного эпителия за счет активации производного от макрофагов трансформирующего фактора роста бета1. Respir Res 14: 1. https://doi.org/10.1186/1465-9921-14-39

    CAS Статья Google Scholar

  • 13.

    Dhawan P, Singh AB, Deane NG, No Y, Shiou S, Schmidt C, Neff J, Washington MK, Beauchamp RD (2005) Клаудин-1 регулирует клеточную трансформацию и метастатическое поведение при раке толстой кишки. Дж. Клин Инвест 115: 1765–1776. https://doi.org/10.1172/JCI24543

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 14.

    Ding L, Lu Z, Foreman O, Tatum R, Lu Q, Renegar R, Cao J, Chen Y (2012) Воспаление и нарушение архитектуры слизистой оболочки у мышей с дефицитом клаудина-7.Гастроэнтерология 142: 305–315. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2011.10.025

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 15.

    Франк Дж. А. (2012) Клаудины и функция альвеолярного эпителиального барьера в легких. Энн Н. И. Акад. Наук, 1257: 175–183. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2012.06533.x

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 16.

    French AD, Fiori JL, Camilli TC, Leotlela PD, O’Connell MP, Frank BP, Subaran S, Indig FE, Taub DD, Weeraratna AT (2009) Фосфорилирование PKC и PKA влияет на субклеточную локализацию Claudin-1 в клетках меланомы . Int J Med Sci 6: 93–101. https://doi.org/10.7150/ijms.6.93

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 17.

    Fulcher ML, Gabriel S, Burns KA, Yankaskas JR, Randell SH (2005) Хорошо дифференцированные культуры эпителиальных клеток дыхательных путей человека.Методы Mol Med 107: 183–206. https://doi.org/10.1385/1-59259-861-7:183

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 18.

    Hagen SJ (2017) Неканонические функции белков клаудина: помимо регуляции межклеточных адгезий. Тканевые барьеры 5: 1–14. https://doi.org/10.1080/21688370.2017.1327839

    CAS Статья Google Scholar

  • 19.

    Hariri BM, McMahon DB, Chen B, Freund JR, Mansfield CJ, Doghramji LJ, Adappa ND, Palmer JN, Kennedy DW, Reed DR, Jiang P, Lee RJ (2017) Флавоны модулируют врожденный респираторный эпителиальный иммунитет : противовоспалительные эффекты и активация рецептора T2R14.J Biol Chem 292: 8484–8497. https://doi.org/10.1074/jbc.M116.771949

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 20.

    Хата А., Чен Ю.Г. (2016) Передача сигналов TGF-β от рецепторов к smads. Cold Spring Harb Perspect Biol 8. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a022061

  • 21.

    Hempel C, Protze J, Altun E, Riebe B, Piontek A, Fromm A, Lee IM, Saleh T., Günzel D, Krause G, Piontek J (2020) Сборка нитей с плотным соединением: Claudin-10b и Claudin-3 образуют гомотетрамерные строительные блоки, которые полимеризуются независимо от каналов.J Mol Biol 432: 2405–2427. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2020.02.034

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 22.

    Huang T, Hinck AP (2016) Производство, выделение и структурный анализ лигандов и рецепторов суперсемейства TGF-β. Методы Мол Биол 1344: 63–92. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2966-5_4

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 23.

    Huse M, Muir TW, Xu L, Chen YG, Kuriyan J, Massagué J (2001) Процесс активации рецептора TGFβ: переключение связывания ингибитора на субстрат. Mol Cell 8: 671–682. https://doi.org/10.1016/S1097-2765(01)00332-X

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 24.

    Ikari A, Watanabe R, Sato T, Taga S, Shimobaba S, Yamaguchi M, Yamazaki Y, Endo S, Matsunaga T, Sugatani J (2014) Ядерное распределение клаудина-2 увеличивает пролиферацию клеток в легких человека клетки аденокарциномы.Biochim Biophys Acta, Mol Cell Res 1843: 2079–2088. https://doi.org/10.1016/j.bbamcr.2014.05.017

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 25.

    Jeong KI, Piepenhagen PA, Kishko M, DiNapoli JM, Groppo RP, Zhang L, Almond J, Kleanthous H, Delagrave S, Parrington M (2015) CX3CR1 экспрессируется в дифференцированных клетках ресничных дыхательных путей человека и со- локализуется с респираторно-синцитиальным вирусом на ресничках G-белком.PLoS One 10: 1–13. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0130517

    CAS Статья Google Scholar

  • 26.

    Kaarteenaho R, Merikallio H, Lehtonen S, Harju T, Soini Y (2010) Дивергентная экспрессия клаудина -1, -3, -4, -5 и -7 в развивающихся легких человека. Respir Res 11:59. https://doi.org/10.1186/1465-9921-11-59

    Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 27.

    Kaarteenaho-Wiik R, Soini Y (2009) Claudin-1, -2, -3, -4, -5 и -7 при обычной интерстициальной пневмонии и саркоидозе. J. Histochem Cytochem 57: 187–195. https://doi.org/10.1369/jhc.2008.951566

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 28.

    Kage H, Flodby P, Gao D, Kim YH, Marconett CN, DeMaio L, Kim KJ, Crandall ED, Borok Z (2014) Мыши с нокаутом Claudin 4: нормальный физиологический фенотип с повышенной восприимчивостью к повреждению легких.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 307: L524 – L536. https://doi.org/10.1152/ajplung.00077.2014

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 29.

    Kasai H, Allen JT, Mason RM, Kamimura T., Zhang Z (2005) TGF-β1 индуцирует переход альвеолярного эпителия человека в мезенхимальные клетки (EMT). Respir Res 6: 1–15. https://doi.org/10.1186/1465-9921-6-56

    CAS Статья Google Scholar

  • 30.

    Kielgast F, Schmidt H, Braubach P, Winkelmann VE, Thompson KE, Frick M, Dietl P, Wittekindt OH (2016) Глюкокортикоиды регулируют проницаемость плотных контактов эпителия легких путем модуляции Claudin 8. Am J Respir Cell Mol Biol 54: 707– 717. https://doi.org/10.1165/rcmb.2015-0071OC

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 31.

    Коваль М. (2012) Неоднородность Клаудена и контроль герметичных соединений легких. Annu Rev Physiol 75: 1–17.https://doi.org/10.1146/annurev-physiol-030212-183809

    CAS Статья Google Scholar

  • 32.

    Krause G, Winkler L, Mueller SL, Haseloff RF, Piontek J, Blasig IE (2008) Структура и функция клаудинов. Biochim Biophys Acta Biomembr 1778: 631–645. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2007.10.018

    CAS Статья Google Scholar

  • 33.

    Krause G, Winkler L, Piehl C, Blasig I, Piontek J, Müller SL (2009) Структура и функция внеклеточных доменов клаудина.Энн Н. И. Акад. Sci. 1165: 34–43. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2009.04057.x

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 34.

    Lee JW, Hsiao WT, Chen HY, Hsu LP, Chen PR, Der Lin M, Chiu SJ, Shih WL, Hsu YC (2010) Повышенная экспрессия клаудина-1 придает устойчивость к гибели клеток карциномы носоглотки . Int J Cancer 126: 1353–1366. https://doi.org/10.1002/ijc.24857

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 35.

    Lee RJ, Xiong G, Kofonow JM, Chen B, Lysenko A, Jiang P, Abraham V, Doghramji L, Adappa ND, Palmer JN, Kennedy DW, Beauchamp GK, Doulias PT, Ischiropoulos H, Kreindler JL, Reed DR, Cohen NA (2012) Полиморфизм вкусовых рецепторов T2R38 лежит в основе восприимчивости к инфекциям верхних дыхательных путей. Дж. Клин Инвест 122: 4145–4159. https://doi.org/10.1172/JCI64240

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 36.

    Lu Z, Kim DH, Fan J, Lu Q, Verbanac K, Ding L, Renegar R, Chen YH (2015) Функция неплотного соединения взаимодействия клаудина-7 с передачей сигналов интегрина в подавлении пролиферации и отслоения клеток рака легких . Молекулярный рак 14: 1–15. https://doi.org/10.1186/s12943-015-0387-0

    CAS Статья Google Scholar

  • 37.

    Lv J, Sun B, Mai Z, Jiang M, Du J (2017) CLDN-1 способствовал миграции эпителия и мезенхимальному переходу (EMT) в эпителиальных клетках бронхов человека через путь Notch.Mol Cell Biochem 432: 91–98. https://doi.org/10.1007/s11010-017-3000-6

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 38.

    Mao S, Shah AS, Moninger TO, Ostedgaard LS, Lu L, Tang XX, Thornell IM, Reznikov LR, Ernst SE, Karp PH, Tan P, Keshavjee S, Alaiwa MHA, Welsh MJ (2018) Подвижные реснички эпителия дыхательных путей человека содержат компоненты передачи сигналов hedgehog, которые обеспечивают неканоническую передачу сигналов hedgehog. Proc Natl Acad Sci U S A 115: 1370–1375.https://doi.org/10.1073/pnas.17115

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 39.

    McMillan SJ, Xanthou G, Lloyd CM (2005) Манипуляция индуцированным аллергеном ремоделированием дыхательных путей путем обработки антителом против TGF-β: влияние на сигнальный путь Smad. J Immunol 174: 5774–5780. https://doi.org/10.4049/jimmunol.174.9.5774

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 40.

    Milatz S, Piontek J, Schulzke J-D, Blasig IE, Fromm M, Günzel D (2015) Исследование цис-расположения прототипов белков плотных контактов claudin-1 и claudin-3. Biochem J 468: 449–458. https://doi.org/10.1042/BJ20150148

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 41.

    Milatz S, Piontek J, Hempel C, Meoli L, Grohe C, Fromm A, Lee IFM, El-Athman R, Günzel D (2017) Образование цепей с плотным соединением изоформ клаудина-10 и клаудина-10a / -10b химеры.Ann N Y Acad Sci 1405: 102–115. https://doi.org/10.1111/nyas.13393

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 42.

    Морикава М., Деринк Р., Миязоно К. (2016) TGF-β и семейство TGF-β: контекстно-зависимые роли в физиологии клеток и тканей. Cold Spring Harb Perspect Biol 8: 1–18. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a021873

    CAS Статья Google Scholar

  • 43.

    Nakamura S, Irie K, Tanaka H, ​​Nishikawa K, Suzuki H, Saitoh Y, Tamura A, Tsukita S, Fujiyoshi Y (2019) Морфологический детерминант плотных контактов, выявленных структурами клаудина-3. Nat Commun 10: 1–10. https://doi.org/10.1038/s41467-019-08760-7

    CAS Статья Google Scholar

  • 44.

    Nakao A, Imamura T, Souchelnytskyi S, Kawabata M, Ishisaki A, Oeda E, Tamaki K, Hanai J, Heldin CH, Miyazono K, ten Dijke P (1997) Передача сигналов, опосредованная рецептором TGF-бета через Smad2, Smad3 и Smad4.EMBO J 16: 5353–5362. https://doi.org/10.1093/emboj/16.17.5353

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 45.

    О’Салливан MJ, Mitchel JA, Das A, Koehler S, Levine H, Bi D, Nagel ZD, Park J-A (2020) Облучение вызывает освобождение эпителиальных клеток. Front Cell Dev Biol 8. https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00021

  • 46.

    Очкур С.И., Якобсен Э.А., Protheroe CA, Biechele TL, Pero RS, McGarry MP, Wang H, O’Neill KR , Colbert DC, Colby TV, Shen H, Blackburn MR, Irvin CC, Lee JJ, Lee NA (2007) Совместная экспрессия IL-5 и эотаксина-2 у мышей создает эозинофилозависимую модель респираторного воспаления с характеристиками тяжелой астмы.J Immunol 178: 7879–7889. https://doi.org/10.4049/jimmunol.178.12.7879

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 47.

    Overgaard CE, Schlingmann B, Dorsainvil White S, Ward C, Fan X, Swarnakar S, Brown LAS, Guidot DM, Koval M (2015) Относительный баланс GM-CSF и TGF-β1 регулирует эпителиальный слой легких. барьерная функция. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 308: L1212 – L1223. https://doi.org/10.1152/ajplung.00042.2014

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 48.

    Piontek J, Fritzsche S, Cording J, Richter S, Hartwig J, Walter M, Yu D, Turner JR, Gehring C, Rahn HP, Wolburg H, Blasig IE (2011) Разъяснение принципов молекулярной организации гетерополимерного плотного контакта пряди. Cell Mol Life Sci 68: 3903–3918. https://doi.org/10.1007/s00018-011-0680-z

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 49.

    Rachakonda G, Vu T, Jin L, Samanta D, Datta PK (2016) Роль TGF-β-индуцированной экспрессии Claudin-4 через передачу сигналов c-Jun в немелкоклеточном раке легкого.Cell Signal 28: 1537–1544. https://doi.org/10.1016/j.cellsig.2016.07.006

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 50.

    Rezaei HB, Kamato D, Ansari G, Osman N, Little PJ (2012) Клеточная биология фосфорилирования линкерной области Smad2 / 3 в гладких мышцах сосудов. Clin Exp Pharmacol Physiol 39: 661–667. https://doi.org/10.1111/j.1440-1681.2011.05592.x

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 51.

    Saito A, Horie M, Nagase T (2018) Передача сигналов TGF-β в здоровье и болезни легких. Инт. Журнал мол. Науки 19: 2460. https://doi.org/10.3390/ijms160

    CAS Статья PubMed Central Google Scholar

  • 52.

    Schlingmann B, Molina SA, Koval M (2015) Claudins: привратники эпителиальной функции легких. Semin Cell Dev Biol 42: 47–57. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2015.04.009

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 53.

    Shah AS, Ben-Shahar Y, Moninger TO, Kline JN, Welsh MJ (2009) Подвижные реснички эпителия дыхательных путей человека являются хемосенсорными. Science 325: 1131–1134. https://doi.org/10.1126/science.1173869

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 54.

    Shi Y, Massagué J (2003) Механизмы передачи сигналов TGF-β от клеточной мембраны к ядру. Ячейка 113: 685–700. https://doi.org/10.1016/S0092-8674(03)00432-X

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 55.

    Shi M, Zhu J, Wang R, Chen X, Mi L, Walz T, Springer TA (2011) Скрытая структура и активация TGF-β. Природа 474: 343–351. https://doi.org/10.1038/nature10152

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 56.

    Souchelnytskyi S, Tamaki K, Engström U, Wernstedt C, Ten Dijke P, Heldin CH (1997) Фосфорилирование Ser465 и Ser467 на С-конце Smad2 опосредует взаимодействие с Smad4 и требуется для трансформации фактора роста — β-сигнализация.J Biol Chem 272: 28107–28115. https://doi.org/10.1074/jbc.272.44.28107

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 57.

    Steger G (1998) Несмещенный детектор криволинейных структур. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell 20: 113–125. https://doi.org/10.1109/34.659930

    Статья Google Scholar

  • 58.

    Takai E, Tsukimoto M, Harada H, Sawada K, Moriyama Y, Kojima S (2012) Аутокринная регуляция индуцированной TGF-β1 миграции клеток посредством экзоцитоза АТФ и активации рецепторов P2 в клетках рака легких человека .J Cell Sci 125: 5051–5060. https://doi.org/10.1242/jcs.104976

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 59.

    Takai E, Tsukimoto M, Harada H, Sawada K, Moriyama Y, Kojima S (2014) Аутокринная передача сигналов посредством высвобождения АТФ и активации рецептора P2X7 влияет на подвижную активность клеток рака легких человека. Пуринергический сигнал 10: 487–497. https://doi.org/10.1007/s11302-014-9411-x

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 60.

    Teilmann SC, Christensen ST (2005) Локализация рецепторов ангиопоэтина Tie-1 и Tie-2 на первичных ресничках в женских репродуктивных органах. Cell Biol Int 29: 340–346. https://doi.org/10.1016/j.cellbi.2005.03.006

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 61.

    Teilmann SC, Byskov AG, Pedersen PA, Wheatley DN, Pazour GJ, Christensen ST (2005) Локализация временных ионных каналов рецепторного потенциала в первичных и подвижных ресничках репродуктивных органов самок мышей.Мол Репрод Дев 71: 444–452. https://doi.org/10.1002/mrd.20312

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 62.

    Teilmann SC, Clement A, Thorup J, Byskov AG, Christensen ST (2006) Экспрессия и локализация рецептора прогестерона в репродуктивных органах мыши и человека. J Endocrinol 191: 525–535. https://doi.org/10.1677/joe.1.06565

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 63.

    Ten Dijke P, Yamashita H, Ichijo H, Franzén P, Laiho M, Miyazono K, Heldin CH (1994) Характеристика рецепторов типа I для трансформации фактора роста-β и активина. Наука (80-) 264: 101–104. https://doi.org/10.1126/science.8140412

    Статья Google Scholar

  • 64.

    Террин С., Селлами М., Фичел С., Диболд М.Д., Ганглофф С., Ле Наур Р., Полетт М., Зам Дж. М. (2013) Быстрый метод количественной оценки организации плотных стыков с использованием анализа изображений.Cytom Часть A 83 (A): 235–241. https://doi.org/10.1002/cyto.a.22239

    Статья Google Scholar

  • 65.

    Todd MC, Petty HM, King JM, Piana Marshall BN, Sheller RA, Cuevas ME (2015) Сверхэкспрессия и делокализация белка клаудина-3 в линиях клеток рака молочной железы MCF-7 и MDA-MB-415. Oncol Lett 10: 156–162. https://doi.org/10.3892/ol.2015.3160 ​​

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 66.

    Togami K, Yamaguchi K, Chono S, Tada H (2017) Оценка изменения проницаемости и эпителиально-мезенхимального перехода, индуцированного трансформирующим фактором роста-β1 в клетках A549, NCI-h541 и Calu-3: разработка модели in vitro клеток респираторного эпителия при идиопатическом фиброзе легких. J Pharmacol Toxicol Methods 86: 19–27. https://doi.org/10.1016/j.vascn.2017.02.023

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 67.

    Tokuhara Y, Morinishi T, Matsunaga T, Sakai M, Sakai T., Ohsaki H, Kadota K, Kushida Y, Haba R, Hirakawa E (2018) Ядерная экспрессия клаудина-3 в клеточных линиях и тканях колоректальной аденокарциномы человека. Oncol Lett 15: 99–108. https://doi.org/10.3892/ol.2017.7281

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 68.

    Tzavlaki K, Moustakas A (2020) Передача сигналов TGF-β. Биомолекулы 10: 487. https://doi.org/10.3390/biom10030487

    CAS Статья PubMed Central Google Scholar

  • 69.

    Van Itallie CM, Anderson JM (2006) Клаудины и эпителиальный параклеточный транспорт. Анну Рев Физиол 68: 403–429. https://doi.org/10.1146/annurev.physiol.68.040104.131404

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 70.

    Van Itallie CM, Lidman KF, Tietgens AJ, Anderson JM (2019) Недавно синтезированные клаудины, но не окклюдин, добавляются к базальной стороне плотного соединения. Mol Biol Cell 30: 1406–1424. https: // doi.org / 10.1091 / mbc.E19-01-0008

    Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 71.

    Venge P (2010) Эозинофилы и ремоделирование дыхательных путей при астме. Clin Respir J 4: 15–19. https://doi.org/10.1111/j.1752-699X.2010.00192.x

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 72.

    Wagner T, Hiner M (2017) Плагин обнаружения гребня (линии). Зенуб. https: // doi.org / 10.5281 / zenodo.845874

  • 73.

    Wong DT, Elovic A, Matossian K, Nagura N, McBride J, Chou MY, Gordon JR, Rand TH, Galli SJ, Weller PF (1991) Эозинофилы из пациентов с кровью эозинофилия экспрессирует трансформирующий фактор роста бета 1. Кровь 78: 2702–2707

    CAS Статья Google Scholar

  • 74.

    Xiao K, Cao S, Jiao L, Song Z, Lu J, Hu C (2017) TGF-β1 защищает целостность кишечника и влияет на сигнальные пути Smads и MAPK в IPEC-J2 после заражения TNF-α.Врожденный иммунитет 23: 276–284. https://doi.org/10.1177/17534259176

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 75.

    Yan CH, Hahn S, McMahon D, Bonislawski D, Kennedy DW, Adappa ND, Palmer JN, Jiang P, Lee RJ, Cohen NA (2017) Производство оксида азота стимулируется рецепторами горького вкуса, повсеместно выраженными в носовая пазуха. Am J Rhinol Allergy 31: 85–92. https://doi.org/10.2500/ajra.2017.31.4424

    Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 76.

    Zeisberg M, Neilson EG (2009) Обзор серии личных перспектив Биомаркеры эпителиально-мезенхимальных переходов 119: 1429–1437. https://doi.org/10.1172/JCI36183.protected

  • 77.

    Zhang Y, Feng X, We R, Derynck R (1996) Безумные гомологи, ассоциированные с рецепторами, действуют как эффекторы ответа TGF-бета. Природа 383: 168–172. https://doi.org/10.1038/383168a0

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 78.

    Zwanziger D, Badziong J, Ting S, Moeller LC, Schmid KW, Siebolts U, Wickenhauser C, Dralle H, Fuehrer D (2015) Влияние CLAUDIN-1 на агрессивность фолликулярной карциномы щитовидной железы. Endocr Relat Cancer 22: 819–830. https://doi.org/10.1530/ERC-14-0502

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.