Summary Platelet microparticles (PMPs) are small vesicles released from blood platelets upon activation. The procoagulant activity of PMPs has been previously mainly characterized by theirability to bind coagulation factors VIII and Va in reconstructed systems. It can be supposed that PMPs can contribute to the development of thrombotic complications in the pathologic states associated with the increase of their blood concentration. In this study we compared procoagulant properties of calcium ionophore A23187-activated platelets and PMPs using several in-vitro models of hemostasis. Surface densities of phosphatidylserine, CD61, CD62P and factor X bound per surface area unit were determined by flow cytometry. They were 2.7-, 8.4-, 4.3-, and 13-fold higher for PMPs than for activated platelets, respectively. Spatial clot growth rate (Vclot) in the reaction-diffus ion experimental model and endogenous thrombin potential (ETP) were determined in plasma, which was depleted of phospholipid cell surfaces by ultra-centrifugation and supplemented with activated platelets or PMPs at different concentrations. Both Vcllot and ETP rapidly increased with the increase of PMP or platelet concentration until saturation was reached. The plateau values of Vclot and ETP for activated platelets and PMPs were similar. In both assays, the procoagulant activity of one PMP was almost equal to that of one activated platelet despite at least two-orders-of-magnitude difference in their surface areas. This suggests that the PMP surface is approximately 50- to 100-fold more procoagulant than the surface of activated platelets.

Abstract CLASPs are ubiquitous stabilizers of microtubule dynamics but their molecular targets at the microtubule plus-end are not understood. Using DNA origami-based reconstructions we show that clusters of human CLASP2 form a load-bearing bond with terminal GDP-tubulins at the stabilized microtubule tip. This activity relies on the unconventional TOG2 domain of CLASP2, which releases its high-affinity bond with the GDP-dimers upon their conversion into polymerization-competent GTP-tubulin. By tethering dynamic microtubule ends near immobilized CLASP2, we show that the targets for CLASP2 binding at the polymerizing tip arise stochastically, leading to nanoscale disruptions in microtubule tip integrity. The ability of CLASP2 to recognize nucleotide-specific tubulin conformation and stabilize the catastrophe-promoting GDP-tubulins intertwines with the previously underappreciated exchange between GDP and GTP at terminal tubulins, providing a distinct molecular mechanism to suppress microtubule catastrophe without affecting tubulin incorporation.

Summary Functional completeness of erythrocytes depends on high deformability of these cells, that allows them to pass through narrow tissue capillaries. The erythrocytes high deformability is provided due to maintenance of discoid shape with an optimal cell surface area to volume ratio. This ratio can be maintained due to cell volume stabilization at a given cell surface area. We studied role of Na/K-ATPase and transmembrane Na + and K + gradients in human erythrocyte volume stabilization at non-selective increase in cell membrane permeability to cations by using mathematical simulation. The simulation took into account a contribution of glycolytic metabolites and adenine nucleotides to cytoplasm osmotic pressure in the cells. It was shown that in the presence of Na/K-ATPase activated by intracellular sodium ions and two oppositely directed gradients of Na + and K + ions in the cell, the volume of the erythrocyte deviates from the optimal value by no more than 10% with a change in the non-selective permeability of the cell membrane to cations from 50 to 200% of the normal value. The transport Na/K-ATPase, which sets the ratio of transmembrane fluxes of sodium and potassium ions equal to 3:2, provides the best stabilization of the erythrocyte volume exactly at a non-selective increase in the permeability of the cell membrane, when the permeability for sodium and potassium ions increases equally. Such increase in erythrocyte membrane permeability is caused by oxidation of the membrane components and by mechanical stress during circulation. In the case of only one transmembrane ion gradient (Na + ), the cell loses the ability to stabilize the volume when the cell membrane is damaged. In this case even small variations of cell membrane permeability cause dramatic changes in the cell volume. Our results reveal that the presence of two oppositely directed transmembrane ion gradients (Na + and K + ) and the transport Na/K-ATPase activated by intracellular sodium are fundamentally important conditions for the stabilization of cellular volume in human erythrocytes.

Dynamic microtubule ends exert pulling and pushing forces on intracellular membranes and organelles. However, the mechanical linkage of microtubule tips to their cargoes is poorly understood. CENP-F is a nonmotor microtubule-binding protein that participates in microtubule binding at kinetochores and in the mitotic redistribution of the mitochondrial network. CENP-F-driven mitochondrial transport is linked to growing microtubule tips, but the underlying molecular mechanisms are unknown. Here we show that CENP-F tracks growing microtubule ends in living cells. In vitro reconstitution demonstrates that microtubule tips can transport mitochondria and CENP-F-coated artificial cargoes over micrometer-long distances, during both growing and shrinking phases. Based on these and previous observations, we suggest that CENP-F might act as a transporter of mitochondria and other cellular cargoes by attaching them to dynamic microtubule ends.

Background and objective: For many pathological states, microparticles are supposed to be one of the causes of hypercoagulation. Although there are some indirect data about microparticles participation in coagulation activation and propagation, the integral hemostasis test Thrombodynamics allows to measure micropaticles participation in these two coagulation phases directly by influence on the appearance of coagulation centers in plasma volume and on the rate of clot grown from surface with immobilized tissue factor. Methods: Microparticles were obtained from platelets and erythrocytes by stimulation with SFLLRN and A23187, respectively, from monocytes, endothelial HUVEC culture and monocytic THP cell culture by stimulation with lipopolysaccharides. Microparticles were counted by flow cytometry and titrated in microparticle-depleted normal plasma in the Thrombodynamics test. Results: Monocyte microparticles induced the appearance of clotting centres through the TF pathway at concentrations approximately 100-fold lower than platelet and erythrocyte microparticles, which activated plasma by the contact pathway. For endothelial microparticles, both activation pathways were essential, and their activity was intermediate. Monocyte microparticles induced plasma clotting by the appearance of hundreds of clots with an extremely slow growth rate, while erythrocyte microparticles induced the appearance of a few clots with a growth rate similar to that from surface covered with high-density tissue factor. Patterns of clotting induced by platelet and endothelial microparticles were intermediate. Platelet, erythrocyte and endothelial microparticles impacts on the rate of clot growth from the surface with tissue factor did not differ significantly within the 0-200·103/ul range of microparticles concentrations. However, at concentrations greater than 500·103/ul, erythrocyte microparticles increased the stationary clot growth rate to significantly higher levels than do platelet microparticles or artificial phospholipid vesicles consisting of phosphatidylcholine and phosphatidylserine. Conclusion: Microparticles of different origins demonstrated qualitatively different characteristics related to coagulation activation and propagation

Accurate chromosome segregation relies on microtubule end conversion, the ill understood ability of kinetochores to transit from lateral microtubule attachment to durable association with dynamic microtubule plus ends. The molecular requirements for this conversion and the underlying biophysical mechanisms are ill understood. We reconstituted end conversion in vitro using two kinetochore components: the plus end directed kinesin CENP-E and microtubule binding Ndc80 complex, combined on the surface of a microbead. The primary role of CENPE is to ensure close proximity between Ndc80 complexes and the microtubule plus end, whereas Ndc80 complexes provide lasting microtubule association by diffusing on the microtubule wall near its tip. Together, these proteins mediate robust plus end coupling during several rounds of microtubule dynamics, in the absence of any specialized tip binding or regulatory proteins. Using a Brownian dynamics model, we show that end conversion is an emergent property of multimolecular ensembles of microtubule wall binding proteins with finely tuned force dependent motility characteristics.

Human red blood cells have a complex system for regulating cell volume and deformability. This is absolutely necessary to ensure good blood rheology both in large vessels and in the capillary network. The review examines the features of the erythrocyte structure that provide good gas transport functions and excellent blood rheology, despite the fact that erythrocytes occupy 40% of the blood volume. Providing these properties requires the participation of a number of metabolic systems, which allows the red blood cell to work effectively in the bloodstream for 100–120 days without the synthesis of new proteins.