12.2: Проміжні нитки

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3721

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

«Проміжні нитки» - це фактично загальна назва сімейства білків (згрупованих у 6 класів на основі послідовності та біохімічної структури), які виконують подібні функції у захисті та формуванні клітини або її компонентів. Цікаво, що їх навіть можна знайти всередині ядра. Ядерні філаміни, які складають проміжні нитки класу V, утворюють міцну захисну сітку, прикріплену до внутрішньої поверхні ядерної мембрани. Нейрони мають нейрофіламенти (клас IV), які допомагають забезпечити структуру аксонів - довгих, тонких та делікатних розширень клітини, які потенційно можуть тривати метри у великих тварин. Клітини шкіри мають високу концентрацію кератину (клас I), який не тільки проходить через клітину, але з'єднується майже безпосередньо з кератиновими волокнами сусідніх клітин через тип клітинної адгезійної структури, званої десмосомою (описано в наступному розділі). Це дозволяє тиску, який може бути в змозі розірвати одну клітинку, розподілити по багатьом клітинам, розділяючи тягар і тим самим захищаючи кожного члена. Насправді вади розвитку або кератинів, або білків, що утворюють десмосоми, можуть призвести до умов, які спільно називаються епідермолізом бульози, при яких шкіра надзвичайно крихка, пухирі і руйнуються лише при незначному контакті, порушуючи першу лінію захисту пацієнта. проти інфекції.

Більшість проміжних ниток потрапляють між 50-100 кДа, включаючи кератини (40-67 кДа), ламіни (60-70 кДа) та нейрофіламенти (62-110 кДа). Нестин (клас VI), зустрічається в основному в нейроні, є винятком, приблизно 240 кДа.

Знімок екрана 2019-01-07 в 8.50.36 AM.png — Малюнок\(\PageIndex{2}\). Проміжні нитки складаються з лінійних субодиниць, які обертаються навколо один одного і дуже щільно взаємодіють.

Конструктивно, як уже згадувалося раніше, всі проміжні плачі починаються від волокнистої субодиниці (рис.\(\PageIndex{2}\)). Потім це обертається навколо іншої ниткоподібної субодиниці, утворюючи димер з намотаною котушкою, або протонитку. Потім ці протофіламенти взаємодіють з утворенням тетрамерів, які вважаються основною одиницею конструкції проміжних ниток. Використовуючи білки, звані плектинами, проміжні плачі можуть бути з'єднані один з одним, утворюючи листи та сітки. Плектини також можуть з'єднувати проміжні плачі з іншими частинами цитоскелета, тоді як інші білки можуть допомогти прикріпити цитоскелет IF до клітинної мембрани (наприклад, desmoplakin). Найбільш яскравою характеристикою проміжних ниток є їх відносна довговічність. Після того, як вони зроблені, вони змінюються і рухаються дуже повільно. Вони дуже стійкі і не ламаються легко. Зазвичай вони не зовсім інертні, але в порівнянні з мікротрубочками і мікрофіламентами іноді здаються.

Епідермоліз бульозний симплекс являє собою сукупність вроджених захворювань, викликаних мутаціями кератинових генів KRT5 або KRT14, або до гена плектину PLEC1. Ці мутації або послаблюють полімеризацію кератину на нитки, або взаємодія між кератиновими нитками. Це призводить до нездатності кожної окремої клітини підтримувати структурну цілісність під тиском. Інший тип ЕБ, перехідний бульозний епідермоліз (JEB), викликаний мутаціями до рецепторів інтегрину (b4, a6) або ламінінів. Сюди входить хвороба JEB Gravis або Herlitz, яка є найбільш важкою, часто призводить до ранньої післяпологової смерті. JEB також пов'язаний з бульозним дистрофічним епідермолізом (DEB) захворюваннями, такими як Коккейна-Турена, кожне з яких обумовлено мутацією колагену VII типу. Генні продукти, що беруть участь в JEB і DEB, більш детально розглянуті в наступному розділі. Вони відіграють певну роль в прилипанні клітин до базальної мембрани, а без них дезорганізація клітин призводить до неповних зв'язків між клітинами епідермісу, а отже, і порушення розподілу тиску.

Деякі форми хвороби Шарко-Марі-Тута, найбільш поширеного успадкованого захворювання периферичних нервів, також пов'язані з мутаціями генів проміжних ниток. Це захворювання, також відоме як маломілкова м'язова атрофія або спадкова рухова сенсорна нейропатія, є нелетальним дегенеративним захворюванням, що вражає в першу чергу нерви дистальних рук і ніг. Існує широкий спектр типів та причин CMT, найбільш поширеними є вади розвитку клітин Шванна та мієлінової оболонки, яку вони утворюють. CMT типу 2 характеризується вадами розвитку аксонів периферичних нервів і пов'язаний з мутаціями білків ламіну А та легких нейрофіламентів. Причинний механізм ще не встановлений, однак нейрофіламенти є значущими елементами в підтримці цілісності довгих аксонів.