Filopodia

Filopodia (enkelvoud filopodium) zijn slanke cytoplasmatische uitsteeksels die voorbij de voorrand van lamellipodia in migrerende cellen uitsteken. Binnen het lamellipodium staan de actinereepjes bekend als microspikes, en wanneer ze buiten de lamellipodia uitsteken staan ze bekend als filopodia. Zij bevatten microfilamenten (ook actinefilamenten genoemd) die tot bundels zijn vernet door actine-bundeleiwitten, zoals fascin en fimbrin. Filopodia vormen focale adhesies met het substraat, waardoor ze aan het celoppervlak worden verbonden. Vele soorten migrerende cellen vertonen filopodia, waarvan wordt aangenomen dat ze betrokken zijn bij zowel de waarneming van chemotropische signalen, als de daaruit voortvloeiende veranderingen in gerichte voortbeweging.

Deze elektronenmicrofoto toont overdreven filopodia met clubachtige vorm, geïnduceerd door formin mDia2 in gekweekte cellen. Deze filopodia zijn gevuld met gebundelde actinefilamenten die zijn ontstaan in en geconvergeerd uit het lamellipodiale netwerk.

Activering van de Rho-familie van GTPasen, met name cdc42 en hun stroomafwaartse tussenproducten resulteert in de polymerisatie van actinevezels door Ena/Vasp-homologie-eiwitten. Groeifactoren binden zich aan receptor tyrosine kinasen, hetgeen resulteert in de polymerisatie van actine filamenten, die, wanneer ze verknoopt zijn, de ondersteunende cytoskeletelementen van filopodia vormen. Rho activiteit resulteert ook in activering door fosforylering van ezrin-moesin-radixin familie-eiwitten die actine filamenten verbinden met het filopodia membraan.

Filopodia spelen een rol in sensing, migratie en cel-cel interactie. Om een wond in gewervelde dieren te sluiten, stimuleren groeifactoren de vorming van filopodia in fibroblasten om fibroblastmigratie en wondsluiting te sturen. In zich ontwikkelende neuronen breiden filopodia zich uit vanuit de groeikegel aan de voorrand. In neuronen die geen filopodia meer hebben door gedeeltelijke remming van de polymerisatie van actinefilamenten, blijft de uitbreiding van de groeikegel normaal, maar de groeirichting is verstoord en zeer onregelmatig. Filopodia-achtige projecties zijn ook in verband gebracht met dendrietvorming bij de vorming van nieuwe synapsen in de hersenen. In macrofagen fungeren filopodia als fagocytische tentakels en trekken gebonden objecten naar de cel voor fagocytose.

Filopodia worden ook gebruikt voor de verplaatsing van bacteriën tussen cellen, om zo het immuunsysteem van de gastheer te omzeilen. De intracellulaire bacteriën Ehrlichia worden tussen cellen getransporteerd via de filopodia van de gastheercel die door de ziekteverwekker worden geïnduceerd tijdens de eerste stadia van de infectie. Aangetoond werd dat virussen langs filopodia naar het cellichaam worden getransporteerd, wat leidt tot celinfectie. Gericht transport van receptor-gebonden epidermale groeifactor (EGF) langs filopodia is ook beschreven, ter ondersteuning van de voorgestelde sensing functie van filopodia.

SARS-CoV-2, de stam van coronavirus verantwoordelijk voor coronavirus ziekte 2019, produceert filopodia in geïnfecteerde cellen.