čtvrtek 25. ledna 2018

13. Mikrofilamenta, intermediální filamenta – struktura, funkce

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
.: 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


Žádné komentáře:

Okomentovat