Mitä on solupolariteetti?

Solupolariteetilla tarkoitetaan soluissa havaittavaa luontaista epäsymmetriaa joko solujen muodossa, rakenteessa tai solukomponenttien järjestäytymisessä. Useimmat epiteelisolut, vaeltavat solut ja kehittyvät solut tarvitsevat jonkinlaista solupolariteettia toimiakseen. Nämä solut saavat tietoa ympäristöstään solunulkoisten biokemiallisten ja mekaanisten vihjeiden välityksellä ja muuttavat nämä tiedot plasmakalvon, siihen liittyvien proteiinien ja sytoskeletaalisen organisaation polariteetiksi. Kun solun polariteetti on vakiintunut, sitä ylläpidetään transsytoosilla, jossa vesikkelit kuljettavat virheellisesti paikannettuja kalvoproteiineja oikeille alueille plasmakalvossa. Lisäksi tiukat liitokset, jotka toimivat ”aitauksina” transmembraanidiffuusiota vastaan, lukitsevat epäsymmetrian paikoilleen. Mekanobiologialla on siis olennainen säätelevä rooli sekä solupolariteetin muodostumisessa että ylläpitämisessä.

Epiteelisolut polarisoituvat apikaali-basaali-akselin suuntaisesti. Apikaalinen kalvo on kohti luumenia, ja siinä on runsaasti PAR- ja Crumbs-proteiinikomplekseja. Basolateraalinen kalvo sisältää Scribble-kompleksia ja on kohti solunulkoista matriksia.

Epiteelisolut vakiinnuttavat apikaalis-basaalisen polariteetin, joka johtuu fosfolipidien, proteiinikompleksien ja sytoskelettikomponenttien eriytyneestä jakautumisesta eri plasmamembraanidomeenien välillä, mikä heijastaa niiden erikoistuneita toimintoja. Lumeniin tai vapaaseen pintaan päin olevaa kalvoa kutsutaan apikaaliseksi kalvoksi, kun taas lumenista poispäin suuntautunutta, solunulkoiseen matriisiin kosketuksissa olevaa kalvoa kutsutaan basaaliseksi kalvoksi ja naapurisoluihin kosketuksissa olevat solun sivut muodostavat lateraalisen kalvon . Epiteelisolujen apiko-basaalisen polarisaation tiedetään olevan edellytys niiden biologisille perustehtäville. Näihin kuuluvat ionien vektoriaalisen kuljetuksen sääteleminen solulevyjen yli niiden barrier-toiminnan aikana sekä suuntautumisen varmistaminen niiden eritys- ja imeytymistoimintojen aikana .

Kehityspolariteetti havaitaan kolmella akselilla; anteriorinen-posteriorinen, dorsaalinen-ventraalinen ja vasen-oikea. Tämä polariteetti voi syntyä erittyvien proteiinien konsentraatiogradienttien tai solukomponenttien, kuten sytoskeletin, epäsymmetrisen järjestäytymisen avulla.

Muissa erikoistuneissa soluissa, kuten immuunisoluissa ja neuroneissa, solupolariteetti mahdollistaa erilaisten sähköisten ja biokemiallisten signaalien lyhyen ja pitkän matkan välittämisen. Esimerkiksi tyypillisellä unipolaarisella hermosolulla on hyvin omaleimainen muoto ja rakenne, jonka toinen pää on mukautettu vastaanottamaan signaaleja voimakkaasti haaroittuneiden dendriittien kautta. Tämä signaali välittyy sitten aksonia pitkin, joka voi ulottua koko kehon pituudelta. Solun toisessa päässä on aksonin pääte, jossa sijaitsevat synapsit. Nämä synapsit voivat vapauttaa kemiallisia välittäjäaineita signaalin levittämiseksi tai toiminnan, kuten lihassupistuksen, aikaansaamiseksi.