Цитоскелетные нити

Введение

Нейроны (синие): цитоскелеты показаны красным и зеленым.

Внутри всех эукариотических клеток существует сеть филаментов, представляющая собой сложную сетку белковых филаментов и моторных белков, которые помогают в движении клеток и стабилизируют клетку. Они помогают клеткам поддерживать их форму, внутреннюю структуру и механическую поддержку, позволяя клеткам выполнять основные функции, такие как деление и движение. Посредством этой сети цитоскелета клетка интегрирует многочисленные сигналы, чтобы координировать свое поведение, взаимодействовать с другими клетками и адаптироваться к своей среде.

Генетические дефекты в белках цитоскелета связаны с механическими дефектами в клетках и тканях, что приводит, например, к очаговому сегментарному гломерулосклерозу, буллезному эпидермолизу, мышечной дистрофии^[1]. Мутации генов промежуточных филаментов вызывают болезнь Шарко–Мари–Тута и болезнь мотонейронов.^[2]

Типы филаментов

Молекулярный мотор «шагает» по МК

Существует три типа филаментов, составляющих цитоскелет:

1. Актиновые филаменты находятся в клетке в форме сетчатых или пучков параллельных волокон. Они помогают контролировать форму клетки и также прикрепляют клетку к субстрату. Эти филаменты постоянно перегруппировываются, помогая перемещать клетку и осуществлять в ней специфические действия, например, клеточное расщепление во время митоза. Размер 6 нм в диаметре и они состоят из белка, называемого актином.
2. Микротрубочки (МК) — более длинные филаменты, которые постоянно собираются и разбираются. МК играют решающую роль, например, в перемещении дочерних хромосом к вновь формирующимся дочерним клеткам во время митоза. Пучки МК образуют реснички и жгутики, которые встречаются у простейших и в клетках некоторых многоклеточных животных. Самые большие филаменты, диаметром 24 нм, состоят из белка, называемого тубулином.
3. Промежуточные филаменты, в отличие от актиновых филаментов и микротрубочек, представляют собой очень стабильные структуры, формирующие истинный скелет клетки. Они якорят ядро и позиционируют его внутри клетки, а также придают клетке её эластичные свойства и способность выдерживать напряжение. Размер 10 нм в диаметре, состоят из множества различных субъединичных белков.^[3][4]

Филаменты в нейронах

Диаграмма митоза

Перепутанные тау (микротрубулярный белок)

Все типы филаментов цитоскелета работают совместно, чтобы гарантировать правильное формирование нервной системы во время эмбрионального развития и обеспечивать её функционирование во взрослом состоянии. И филаменты цитоскелета, и моторные белки необходимы для аксонального транспорта. Важные нейронные события, где требуется функция филаментов цитоскелета:

1. Во время эмбрионального развития: цитоскелет участвует в росте и направляющих аксонов
2. Взрослая жизнь: цитоскелет необходим для поддержания нейронального гомеостаза и нейронной пластичности
3. Ремонт после травм: периферический аксон нуждается в регенерации после повреждения, периферийные нейроны требуют специфического набора белков цитоскелета для обеспечения регенерации нерва при повреждении.

Учитывая важность цитоскелета для нейронов, легко понять, как неврологические заболевания связаны с изменениями либо в экспрессии, динамике, либо в стабильности белков цитоскелета или их мутациях. Например, тауопатии обладают общим знаменателем в виде измененной структуры или функции белка тау, связанного с микротрубочками.^[5]

Филаменты поперечно-полосатых мышц

Волокна цитоскелета в поперечно-полосатой мышце выполняют разнообразные функции, как упоминалось выше, включая функционирование в качестве структуры для меж- и внутриклеточного сигнала. Это достигается путем связывания сложных функциональных единиц саркомеров, позволяя им эффективно функционировать, а в свою очередь, обеспечивая связь этих структур с сарколеммой, клеточными соединениями, митохондриями и ядром. При неправильном функционировании возникают патологии, как, например, миопатии.^[6]

Литература