Struktura vmesnih nitk, vrste, funkcije

The vmesne nitke, V literaturi znani tudi kot "IFS" (iz angleščine Vmesne datoteke), so družina netopnih citosolnih vlaknastih beljakovin, ki so prisotni v vseh multiceličnih evkariontskih celicah.

So del citoskeleta, ki je znotrajcelična filamentna mreža, ki je predvsem odgovorna za podporo celične strukture in različnih presnovnih in fizioloških procesov, kot so transport veziklov, gibanje in premik celic, ETC.

Mikroskopija z imunofluorescenco dveh beljakovin vmesnih filamentov astrocitov (Vimentina in GFAP) (vir: Gerryshaw [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0)] prek Wikimedia Commons)

Skupaj z mikrotubulami in mikrofilamini sodelujejo v prostorski organizaciji znotrajceličnih organelov, v procesih endocitoze in eksocitoze ter v procesih delitve celic in medcelične komunikacije.

Prve vmesne filamente, ki so jih preučevali in opisali, so bili keratini, ena prvih vrst beljakovin, katerih strukturo je bila analizirana z rentgensko difrakcijo v tridesetih letih prejšnjega stoletja.

Koncept vmesnih filamentov pa je v osemdesetih letih prejšnjega stoletja uvedel Lazarides, ki jih je opisal kot "mehanske integratorje celičnega prostora" In vitro Po njeni denaturaciji.

Številni avtorji veljajo za "blazinske" elemente stresa za živalske celice, saj so bolj prožne filamente kot mikrotubule in mikrofilamente. Ne le, da jih najdemo v citoskeletu, ampak so tudi del nukleoezoeleta.

Za razliko od drugih vlaknastih komponent citoskeleta vmesne filamente ne sodelujejo neposredno v procesih mobilnosti celic, ampak delujejo v strukturni vzdrževanju in mehanski odpornosti celic.

[TOC]

Struktura

Vir: http: // rsb.Informacije.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.Gov/ij/slike/[javna domena]

Vmesne filamente imajo približno premer 10 nm, strukturno značilnost, s katero so bili imenovani, saj je njihova velikost med velikostmi, ki ustrezajo miozinu in aktinu, ki sta približno 25 nm oziroma 7 nm.

Strukturno se razlikujejo od drugih dveh vrst citoskeletnih filamentov, ki so kroglični beljakovinski polimeri, v katerih so njihove sestavne enote različni α-helikoidni vlaknasti beljakovine, ki so združene med seboj in tvorijo strukture v obliki vrvi ali vrvi.

Vsi proteini, ki predstavljajo vmesne nitke, imajo podobno molekularno organizacijo, ki jo sestavljajo domena α-helicidalno ali "vrvi", ki ima različne količine segmentov "formatiranja tuljav" iste velikosti.

Ta spiralna domena je na C-terminalnem koncu obkrožena z ne-terminalno "glavo" in nehipoidnim "repom", oba pa se razlikujeta po velikosti kot aminokislinski zaporedju.

V zaporedju teh dveh skrajnosti so soglasni razlogi, ki so običajni za 6 vrst znanih vmesnih filamentov.

V vretenčarjih ima "vrv" domena beljakovin vmesnih citosolnih filamentov približno 310 aminokislinskih odpadkov, medtem ko imajo citosolni beljakovine invertebrate in jedro laminata približno 350 aminokislin v dolžini približno 350 aminokislin.

Vam lahko služi: plazilci: kaj so, značilnosti, klasifikacija, reprodukcija

Skupščina

Vmesne filamente so strukture "samostojne", ki nimajo encimske aktivnosti, kar jih tudi razlikuje od njihovih citoskeletnih kolegov (mikrotubule in mikrofilamente).

Te strukture so sprva sestavljene kot tetrameri nitastih beljakovin, ki jih sestavljajo pod vplivom samo monovalentnih kationov.

Ti tetrameri so dolgi 62 nm in njihovi monomeri so med seboj povezani bočno, da tvorijo "enote dolžine" (UFL, angleščine Podatki o enotah), Kar je znano kot 1. faza sklopa, ki se pojavi zelo hitro.

UFL -ji so predhodniki dolgih nitk in, ker se dimeri, ki jih sestavljajo OD drugih UFL -jev je.

Med tako imenovano fazo 3 sklopa se pojavi radialna stiskanja premera nitk, ki proizvaja zrele vmesne filamente več ali manj 10 nm premera.

Funkcije

Funkcije vmesnih filamentov so znatno odvisne od vrste celice, ki se upošteva, in pri živalih (vključno z ljudmi) je njihova ekspresija regulirana na tkivno specifičen način, zato je odvisna tudi od vrste tkiva kot pod Študij.

Epitelije, mišice, mezenhimalni in gliali in nevroni imajo različne vrste filamentov, specializirane glede na funkcijo celic, ki jim pripadajo.

Med temi funkcijami so najpomembnejše strukturno vzdrževanje celic in odpornost na različen mehanski stres, saj imajo te strukture nekaj elastičnosti, ki jim omogoča, da vlagajo različne vrste sil, naložene celicam.

Vrste vmesnih filamentov

Beljakovine, ki predstavljajo vmesne filamente, pripadajo veliki in raznoliki družini filamentnih beljakovin, ki so kemično različni, vendar se razlikujejo v šestih razredih po njihovi homologiji sekvenc (I, II, III, IV, V in VI).

Čeprav ni zelo pogosta, različne vrste celic v zelo posebnih pogojih (razvoj, transformacija celic, rast itd.) Lahko soficirajo več kot en razred vmesnih beljakovin, ki tvorijo filamente

Razred I in II vmesnih filamentov: kisline in osnovne keratine

Keratini predstavljajo večino beljakovin vmesnih filamentov in pri ljudeh ti predstavljajo več kot tri četrtine vmesnih filamentov.

Imajo molekulske mase, ki se gibljejo med 40 in 70 kDa in se razlikujejo od drugih vmesnih beljakovin zaradi visoke vsebnosti v glicinu in serinu.

Vam lahko služi: ježi: značilnosti, habitat, razmnoževanje, hrana

Za svoje izoelektrične točke so znani kot kisli in osnovni keratini, ki so med 4.9 in 5.4 za kisle keratine in med 6.1 in 7.8 za osnove.

V teh dveh razredih je bilo opisanih okoli 30 beljakovin in je prisotnih zlasti v epitelijskih celicah, kjer obe vrsti beljakovin "kolimerizirajo" in tvorita sestavljene filamente.

Številne primere I keratine vmesnih filamentov najdemo v strukturah, kot so lasje, nohti, rogovi, trni in kremplji, medtem ko so razred II najpogostejši v citosolu.

RAZRED III vmesnih filamentov: beljakovine tipa demine/vimentin

Padci je kisli protein 53 kDa, ki ima, odvisno od stopnje fosforilacije, različne različice.

Nekateri avtorji so tudi filamente padca označili za "mišične vmesne filamente", saj je njihova prisotnost precej omejena, čeprav v majhnih količinah vse vrste mišičnih celic.

V miofibrilih padci najdemo v liniji Z, zato se misli, da ta protein prispeva k kontraktilnim funkcijam mišičnih vlaken, ko dela v zvezi z miofibrili in plazemskimi membrani.

Fotografija obarvanja proteina vimentina, proteina vmesnih filamentov epitelijskih in embrionalnih celic (vir: Viktoriia Kosach [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/4.0)] prek Wikimedia Commons)

Vimentin je beljakovine, ki so prisotni v mezenhimalnih celicah. Vmesne filamente, ki jih tvori ta protein.

Najdemo ga v fibroblastih, v gladkih mišičnih celicah, v belih krvnih celicah in drugih celicah krvnega sistema živali.

Razred IV vmesnih filamentov: nevrofilamentni proteini

Tovrstne vmesne nitke, znane tudi kot "nevrofilamenti", vključuje enega temeljnih strukturnih elementov aksonov in nevronskih dendritov; Pogosto so povezani z mikrotubuli, ki sestavljajo tudi te strukture.

Nevrofilamenti živali z vretenčarji so bili izolirani, kar je ugotovilo, da gre za protein 200, 150 in 68 kDa, ki sodelujejo pri montaži In vitro.

Razlikujejo se od drugih vmesnih filamentov, v katerih imajo stranske roke, kot so "priloga", ki se projicirajo z njihovega obrobja in delujejo v interakciji med sosednjimi nitkami in drugimi strukturami.

Glialne celice proizvajajo posebno vrsto vmesnih filamentov, znanih kot glialne vmesne filamente, ki se strukturno razlikujejo od nevrofilamentov, saj so sestavljeni iz enega samega 51 kDa proteina in imajo različne fizikalno -kemijske lastnosti.

Razred V vmesnih filamentov: jedrske lamine nitke

Vsi listi, ki so del nukleoezqueleta, so pravzaprav vmesni proteini nitke. Ti imajo med 60 in 75 kDa molekulsko maso in jih najdemo v jedrih vseh evkariontskih celic.

Vam lahko služi: Trichuris Trichiura

So bistvenega pomena za notranjo organizacijo jedrskih regij in za številne funkcije te bistvene organele za obstoj evkariotov.

Razred VI vmesnih filamentov: nestini

Ta vrsta vmesnih filamentov tehta več ali manj 200 kDa in je pretežno v matičnih celicah centralnega živčnega sistema. Izraženi so med razvojem nevronov.

Povezane patologije

Pri ljudeh obstaja več bolezni, ki se nanašajo na vmesne nitke.

Na primer pri nekaterih vrstah raka, kot so maligni melanomi ali karcinomi dojk.

Eksperimentalno je bilo dokazano, da ta pojav povečuje selitveno in invazivno aktivnost rakavih celic, kar ima pomembne posledice v metastatskih procesih, značilnih za to stanje.

Eriksson in sodelavci (2009) pregledajo različne vrste bolezni in njun odnos s specifičnimi mutacijami v genih, ki sodelujejo pri oblikovanju šestih vrst vmesnih nitk.

Bolezni, povezane s kodiranjem genskih mutacij za dve vrsti keratina, so epidermoliza kroženja, epidermolitična hiperkeratoza, distrofija roženice, keratodermije in številne druge.

Vmesne filamente tipa III so vključene v številne kardiomiopatije in različne mišične bolezni, povezane predvsem z distrofijami. Poleg tega so odgovorni tudi za prevladujoče katarakte in nekatere vrste skleroze.

Številni nevrološki sindromi in motnje so povezani z nitki tipa IV, kot je Parkinson Parkinson. Podobno so genetske okvare v filamentih tipa V in VI odgovorne za razvoj različnih avtosomnih bolezni in povezane z delovanjem celičnega jedra.

Primer teh so Hutchinson-Gilford progeria sindrom, mišična distrofija Emery-Dreifuss.

Reference

1. Anderton, b. H. (1981). Vmesni Filamles: družina homolognih struktur. Časopis za raziskave mišic in gibljivost celic, 2(2), 141-166.
2. Eriksson, J. In., Pallari, h., Robert, d., Eriksson, J. In., Dechat, t., Nasmeh, b.,… Goldman, r. D. (2009). Uvedba vmesnih filamorjev: od odkritja do bolezni. Časopis za klinično preiskavo, 119(7), 1763-1771.
3. Fuchs, e., & Weber, K. (1994). Vmesni filamles: struktura, dinamika, funkcija in bolezen. Annu. Rev. Biochem., 63, 345-382.
4. Hendrix, m. J. C., Seftor, e. Do., Chu in. W., Trevor, k. T., & Seftor, r. In. B. (devetnajst devetdeset šest). Vloga vmesnih polnil pri migracijah, invaziji in metastazah. Ocene raka in metastaz, petnajst(4), 507–525.
5. Herrmann, h., & Aebi, u. (2004). Vmesne datoteke: molekularna struktura, mehanizem montaže in integracija v funkcionalno znotrajcelične odri se razlikujejo. Letni pregled biokemije, 73(1), 749–789.
6. Herrmann, h., & Aebi, u. (2016). Vmesni filamles: struktura in montaža. Perspektive hladnega spomladanskega pristanišča v biologiji, 8, 1-22.
7. McLean, i., & Lane, b. (devetnajst devetdeset pet). Vmesni filamorji v diewu. Trenutno mnenje v celični biologiji, 7(1), 118-125.
8. Steinert, str., & Roop, D. (1988). Molekularna in celična biologija vmesnih filmov. Letni pregled biokemije, 57(1), 593–625.
9. Steinert, str., Jones, J., & Goldman, r. (1984). Vmesne datoteke. Časopis za celično biologijo, 99(1), 1-6.