13. Mikrofilamenta,
intermediální filamenta – struktura, funkce
- jsou podobně
jako mikrotubuly součástí všech eukaryotních buněk
- zpravidla vytvářejí soustavu rozloženou v celé cytoplazmě nebo jsou soustředěna do specializovanějších struktur
- př.: stresová vlákna u fibroblastů, kontraktilní prstenec u dělících se buněk, mikroklky epiteliálních buněk atd.
Bílkoviny mikrofilament
- základní bílkovinou mikrofilamenty je aktin
- molekula aktinu je jeden polypeptid tvoření 375 aminokyselinami o molekulové hmotnosti 42KDa
- molekula je globulární (nepolymerizovaný aktin se označuje jako G-aktin)
- každá molekula aktinu (G) má jedno vazebné místo pro ATP - uprostřed molekuly
- podíl aktinu na celkovém množství proteinů v buňce je vysoký - kolem 5%
- živočišné buňky obsahují 6 typů aktinu - izoaktiny
- aktin je velmi konzervativní protein, jeho funkce v buňce je zcela zásadní
Struktura mikrofilament
- molekuly G-aktinu se spojují nekovalentními interakcemi - polymerizovat → F-aktin
- každé mikrofilamentum je tvořena dvěma okolo sebe obtočenými vlákny F-aktinu
- tloušťka asi 7nm, délka různá - až několik mikrometrů
- mikrofilamenta jsou podobně jako mikrotubuly polarizována, tj. mají svůj +konec, kde polymerizace probíhá rychleji a -konec, kde je při polymeraci připojován G-aktin pomaleji
Asociované proteiny
- nemotorové - vytvářejí pevné struktury v buňce
- motorové (myoziny) - realizace pohybu (transport nákladu) pohyb je realizován prostorovou změnou podjednotek
myozin I pohybuje se pomocí 1 „nožičky“, váže a posunuje váček
myozin II pohybuje se pomocí 2 „nožiček“, váže aktinová vlákna a přitahuje je k sobě - podstata aktinmyozinového komplexu ve svalech
funkce asociovaných proteinů:
zesilují filamenta (tropomyozin)
svazují filamenta do svazků (fibrin, α-aktinin)
příčně spojují filamenta do gelu (filamin)
motorový protein myozin II - klouzání filament
motorový protein myozin I - pohybuje se mikrofilamenty
Geny pro aktin
- jejich počet je u různých organismů různý (od 1-30 u savců a člověka)
- př. geny pro aktin příčně pruhovaných svalů, gen pro aktin srdečního svalu
- geny pro aktin nejsou zpravidla ve vazbě, ale jsou „roztroušeny“ po různých chromozomech
Morfogeneze mikrofilament
- dynamika polymerace G-aktinu v F-aktin je podobná polymeraci tubulinu
- G-aktin váže ATP
- energie je uvolňována po hydrolýze ATP na ADP a je využívána ke snížení síly vazby mezi molekulami G-aktinu
- rozdíl mezi kritickými koncentracemi pro + a - konec je větší než u mikrotubulů
- thymozin - váže se na G-aktin a tím brání jeho polymeraci - udržuje tak v cytoplazmě hotovost nepolymerovaného aktinu - podle potřeb buňky
Funkce mikrofilament
- kinetická funkce – převod chemické energie v mechanickou (realizováno mikrofilamenty)
- cytochalaziny zabraňují polymeraci a falloidin - stabilizuje mikrofilamenta
- po jejich aplikaci ustávají pohyby uvnitř buňky a její lokomoce
- strukturní funkce - mikrofilamenta navzájem příčně „svázána“ jsou strukturálním základem některých výběžků buňky - mikroklky, výběžky tyčinek, vláknité výběžky vazivových buněk
- vytváří buněčný kortex - trojrozměrná síť na periferii buňky pod plazmatickou membránou
má charakter gelu - determinuje tvar buňky
tvarové změny buňky jsou podmíněny jeho změnou v sol
mikrofilamenta buněčného kortexu mohou být napojena
pomocí talinu na membránové integrity a přes ně na komponenty
extracelulární matrix
- zpravidla vytvářejí soustavu rozloženou v celé cytoplazmě nebo jsou soustředěna do specializovanějších struktur
- př.: stresová vlákna u fibroblastů, kontraktilní prstenec u dělících se buněk, mikroklky epiteliálních buněk atd.
Bílkoviny mikrofilament
- základní bílkovinou mikrofilamenty je aktin
- molekula aktinu je jeden polypeptid tvoření 375 aminokyselinami o molekulové hmotnosti 42KDa
- molekula je globulární (nepolymerizovaný aktin se označuje jako G-aktin)
- každá molekula aktinu (G) má jedno vazebné místo pro ATP - uprostřed molekuly
- podíl aktinu na celkovém množství proteinů v buňce je vysoký - kolem 5%
- živočišné buňky obsahují 6 typů aktinu - izoaktiny
- aktin je velmi konzervativní protein, jeho funkce v buňce je zcela zásadní
Struktura mikrofilament
- molekuly G-aktinu se spojují nekovalentními interakcemi - polymerizovat → F-aktin
- každé mikrofilamentum je tvořena dvěma okolo sebe obtočenými vlákny F-aktinu
- tloušťka asi 7nm, délka různá - až několik mikrometrů
- mikrofilamenta jsou podobně jako mikrotubuly polarizována, tj. mají svůj +konec, kde polymerizace probíhá rychleji a -konec, kde je při polymeraci připojován G-aktin pomaleji
Asociované proteiny
- nemotorové - vytvářejí pevné struktury v buňce
- motorové (myoziny) - realizace pohybu (transport nákladu) pohyb je realizován prostorovou změnou podjednotek
myozin I pohybuje se pomocí 1 „nožičky“, váže a posunuje váček
myozin II pohybuje se pomocí 2 „nožiček“, váže aktinová vlákna a přitahuje je k sobě - podstata aktinmyozinového komplexu ve svalech
funkce asociovaných proteinů:
zesilují filamenta (tropomyozin)
svazují filamenta do svazků (fibrin, α-aktinin)
příčně spojují filamenta do gelu (filamin)
motorový protein myozin II - klouzání filament
motorový protein myozin I - pohybuje se mikrofilamenty
Geny pro aktin
- jejich počet je u různých organismů různý (od 1-30 u savců a člověka)
- př. geny pro aktin příčně pruhovaných svalů, gen pro aktin srdečního svalu
- geny pro aktin nejsou zpravidla ve vazbě, ale jsou „roztroušeny“ po různých chromozomech
Morfogeneze mikrofilament
- dynamika polymerace G-aktinu v F-aktin je podobná polymeraci tubulinu
- G-aktin váže ATP
- energie je uvolňována po hydrolýze ATP na ADP a je využívána ke snížení síly vazby mezi molekulami G-aktinu
- rozdíl mezi kritickými koncentracemi pro + a - konec je větší než u mikrotubulů
- thymozin - váže se na G-aktin a tím brání jeho polymeraci - udržuje tak v cytoplazmě hotovost nepolymerovaného aktinu - podle potřeb buňky
Funkce mikrofilament
- kinetická funkce – převod chemické energie v mechanickou (realizováno mikrofilamenty)
- cytochalaziny zabraňují polymeraci a falloidin - stabilizuje mikrofilamenta
- po jejich aplikaci ustávají pohyby uvnitř buňky a její lokomoce
- strukturní funkce - mikrofilamenta navzájem příčně „svázána“ jsou strukturálním základem některých výběžků buňky - mikroklky, výběžky tyčinek, vláknité výběžky vazivových buněk
- vytváří buněčný kortex - trojrozměrná síť na periferii buňky pod plazmatickou membránou
má charakter gelu - determinuje tvar buňky
tvarové změny buňky jsou podmíněny jeho změnou v sol
mikrofilamenta buněčného kortexu mohou být napojena
pomocí talinu na membránové integrity a přes ně na komponenty
extracelulární matrix
Intermediální filamentum
·
Jeden ze tří typů cytoskeletu
·
Střední – šířkou mezi aktinovými a myozinovými
vlákny
·
Nejpevnější, nejodolnější
·
Průměr 10nm, provazová vlákna, především kolem
jádra à
cytoplasmatická síť, odtud k periferii – kotvena v plasm membráně,
v místě mezibuněčných spojů – desmozomy
·
Nachází se taky pod jadernou membránou à jaderná lamina –
podpora, zesílení
·
Tvořena mnoha dlouhými vlákny – lano
·
Vlákna – proteinové molekuly – globulární části
na obou koncích, mezi tyčovitý alfa-helix, stáčení dvou molekul kolem sebe àstabilní dimer
·
Pružná, těžce roztažitelná – chrání buňku před
nadměrnou deformací tvaru
Typ I. A II.
·
Keratiny I a II à
heterodimery pomocí spletení obou vláken
·
Ve všech epiteliálních tkáních, různé druhy
·
Keratinová vlákna natažena přes celou buňku,
nepřímo spojena s vlákny ostatních buněk v desmozomech
Typ III.
·
Vimentin, desmin
·
Vimentin – role při zárodečném vývoji
·
Desmin – převládá ve svalových buňkách
Typ IV.
·
Neurofilamenta
·
Specializovaná na nervovou tkáň, vytváří se
v těle neuronu à
transport do axonů
Typ V.
·
Výhradně jaderný – třída proteinů – laminy
·
Speciální domény k upnutí na jadernou
membránu
·
Výskyt i v nukleoplazmě
- jsou součástí
všech živočišných buněk, též u buněk rostlin a hub
- jejich síť je méně dynamická, jsou spíše strukturou stálou
- dezagregovat mohou až po částečné proteolýze → buněčná kostra
Bílkoviny intermediálních filament
- více stavebních proteinů (keratin, vimentin, kestin apod.)
- molekuly proteinů jsou vždy fibrilární, jejich sekundární struktura je vždy stejná
- tvoří je doména asi 310 aminokyselin, ve středu molekuly má α-helikální uspořádání,
v těchto místech se mnohokrát opakují stejné sekvence 7 aminokyselin
- konce molekul jsou variabilní
- geny kódující proteiny intermediálních filament jsou v haploidním genomu přítomny
pouze v jedné kopii (cytokeratiny)
Struktura intermediálních filament
- střední část vláknitá a na konci globulární hlavička
- dvě vlákna - dimer - tertramer (homopolymer) – základní stavební podjednotka
- tetrametry se spojují do vláken - protofilament (8)
- vlákna protofilament jsou mechanicky velmi pevná a spojují se do „lan“
- velká mechanická pevnost
- funkce asociovaných proteinů není zcela vyjasněna, některé spojují IF do hrubších
svazků, jiné je připojují na jiné komponenty cytoskeletu či na jiné buněčné struktury
- diagnostika tkáňového původu nádorů - používá se nepřímé imunofluorescence
protilátkami proti různým bílkovinám intermediálních filament
Funkce intermediálních filament
- vytváří v buňce hustou síť, ta je zvlášť hustá v místech, která jsou vystavena velkým
mechanickým tlakům (př. dodávají mechanickou pevnost výběžkům nervových buněk
v místech desmozomů, které spojují buňky navzájem)
- odolnost vůči tahu, rezistence na mechanický třes a odolnost vůči mechanickému stresu
- přecházejí též z jedné buňky do druhé, čímž mechanicky zpevňují tkáň
- determinace tvaru buňky, lokalizace určitých buněčných struktur
- nepodílejí se na pohybových funkcích buňky (na rozdíl od mikrotubulů)
- hlavní funkce IF v buňce však dosud známy nejsou
Poruchy intermediálních filament → nemoci
- amyotrofická laterální skleróza
- kardiomyopatie
Intermediální filamenta se dělí
- cytoplazmatická: keratiny - v epitelu; onkogenní markery
vimentin - pojivová tkáň, svalové buňky
neurofilamenta - nervové buňky
- jaderná - tvoří jadernou laminu (proteiny, laminy), ve které jsou zakotveny NK
ukotvení DNA + udržují tvar
- jejich síť je méně dynamická, jsou spíše strukturou stálou
- dezagregovat mohou až po částečné proteolýze → buněčná kostra
Bílkoviny intermediálních filament
- více stavebních proteinů (keratin, vimentin, kestin apod.)
- molekuly proteinů jsou vždy fibrilární, jejich sekundární struktura je vždy stejná
- tvoří je doména asi 310 aminokyselin, ve středu molekuly má α-helikální uspořádání,
v těchto místech se mnohokrát opakují stejné sekvence 7 aminokyselin
- konce molekul jsou variabilní
- geny kódující proteiny intermediálních filament jsou v haploidním genomu přítomny
pouze v jedné kopii (cytokeratiny)
Struktura intermediálních filament
- střední část vláknitá a na konci globulární hlavička
- dvě vlákna - dimer - tertramer (homopolymer) – základní stavební podjednotka
- tetrametry se spojují do vláken - protofilament (8)
- vlákna protofilament jsou mechanicky velmi pevná a spojují se do „lan“
- velká mechanická pevnost
- funkce asociovaných proteinů není zcela vyjasněna, některé spojují IF do hrubších
svazků, jiné je připojují na jiné komponenty cytoskeletu či na jiné buněčné struktury
- diagnostika tkáňového původu nádorů - používá se nepřímé imunofluorescence
protilátkami proti různým bílkovinám intermediálních filament
Funkce intermediálních filament
- vytváří v buňce hustou síť, ta je zvlášť hustá v místech, která jsou vystavena velkým
mechanickým tlakům (př. dodávají mechanickou pevnost výběžkům nervových buněk
v místech desmozomů, které spojují buňky navzájem)
- odolnost vůči tahu, rezistence na mechanický třes a odolnost vůči mechanickému stresu
- přecházejí též z jedné buňky do druhé, čímž mechanicky zpevňují tkáň
- determinace tvaru buňky, lokalizace určitých buněčných struktur
- nepodílejí se na pohybových funkcích buňky (na rozdíl od mikrotubulů)
- hlavní funkce IF v buňce však dosud známy nejsou
Poruchy intermediálních filament → nemoci
- amyotrofická laterální skleróza
- kardiomyopatie
Intermediální filamenta se dělí
- cytoplazmatická: keratiny - v epitelu; onkogenní markery
vimentin - pojivová tkáň, svalové buňky
neurofilamenta - nervové buňky
- jaderná - tvoří jadernou laminu (proteiny, laminy), ve které jsou zakotveny NK
ukotvení DNA + udržují tvar
Žádné komentáře:
Okomentovat